祁連山前是由大型逆沖斷層組成的疊瓦狀構造。這組擠壓性斷層與祁連山褶皺帶共同形成壹個隔水層，使得大部分山區地下水難以通過地下水力聯系直接進入盆地，只能通過山面河流和南北斷裂帶潛流補給平原區地下水。同位素數據為進壹步深化上述認識提供了基礎。
(1)同位素演化規律
來自祁連山的山河穿過黑河流域南部盆地邊界結晶巖與山前沖積物接觸的強滲透帶，下滲補給平原區地下水。南部盆地地下水氚含量的等值線分布顯示了這壹規律。潛水氚含量沿流向呈帶狀分布，表明山河補給的客觀存在，但不同地段補給的規模和程度不同。
從圖8-2可以看出，山前戈壁區地下水和山河水的同位素采樣點落在大氣降水線的同壹區域，表明戈壁區地下水受到山河水的補給。水化學數據也表明河水供應地下水(詳見圖4-5)。
從圖8-2也可以看出，黑河流域南部盆地綠洲帶深層地下水與山口出露的基巖裂隙水有壹定的關系。在δD-δ18O圖上，綠洲帶深層地下水位於山區基巖裂隙水分布區，處於降水線的最低端，氘氧同位素值低於山前戈壁帶和山河地下水，表明深層地下水可能有補給。基巖裂隙水平均δ18O為-9.8‰，綠洲帶深層地下水平均δ18O為-9.7‰。根據δ18O與溫度的關系(圖8-3)，估算出深層地下水補給的溫度分別為9.8℃和10℃，然後根據溫度梯度(0.7℃/100 m)計算出補給高程大於3600 m，接近當地雪線高程3800 ~ 4200 m..
此外，山口出露的基巖裂隙水為高礦化度鹹水，不同於河水和山區淺層地下水。從圖8-2可以看出，沒有蒸發作用，而是長期水-巖相互作用的結果，即有深層徑流的地下水。因此推測山區與盆地接觸帶深部(至少300 m以下)可能存在地下徑流。圖8-4中的關系也顯示了同樣的信息。
張掖地區地下水除黑河補給外，大部分來自東南部民樂山前的側向補給。在梨園河地區，河水供應也很充足。張掖地區有兩個氚含量較高的區域，分別分布在黑河幹流和梨園河山道兩側。根據祁連山區肅南和祁連縣站的降水資料，兩個氚含量較高的地區與山區降水通過山川河流補給有關。
圖8-2黑河流域南部盆地地下水與山前地區泉水和地表水的δD-δ18O關系。
圖8-3黑河流域張掖降水量δ18O與氣溫(T)的相關曲線
在酒泉東盆地山前滲透帶，主要由陶賴江和洪水壩河補給，但該盆地潛水氚含量明顯低於張掖盆地，與山區陶賴江氚含量相近，反映了陶賴江上遊河水的同位素特征。
圖8-4黑河流域地表水對地下水補給的識別
黑河幹流出山口(英落峽站)至北山之間的平原區地下水中氚和14C含量的剖面特征見圖8-5。山前平原高氚含量河水的補給深度大於綠洲區，河水的補給範圍沿河遞減，僅限於河流兩岸壹定範圍內。14C剖面也清晰地反映了山前戈壁帶存在高含量14C現代水的強烈入滲補給，補給深度超過400 m(受采樣深度限制)。
總之，在山前平原，降水和山河入滲補給是主要方式，蒸發影響不大。在地下徑流向下遊的過程中，由於構造隆起的阻水作用，在溢流帶以泉水的形式流出地面，排入河流。
(2)向流域下遊的地下徑流特征
從圖8-2可以看出，張掖盆地綠洲區的潛水(井深小於20 m)位於降水線的右上方。與當地降水相比，δ18O較低，高於山區降水，而中等深度(井深20 ~ 100 m)的地下水與山前戈壁帶和山外河流的地下水相似，表明是來自山前入滲帶的補給。綠洲帶(Masaru Ibuka，100 m)深層地下水樣品具有與山前泉水相同的同位素特征，這些樣品被山前斷裂帶的山地地下水所暴露，表明張掖盆地深層地下水受到了山地地下水徑流的補給。
二是張掖盆地與酒泉盆地的水力聯系
張掖盆地和酒泉東盆地同屬於黑河流域南部盆地，以第三系泥巖基底隆起為界。根據甘肅省水文地質勘察院(2002年)的資料，兩個流域有各自獨立的地下水補給、徑流和排泄條件，是兩個地下水子系統。東部張掖盆地地下水由東南向西北流動，排入黑河。西部酒泉東盆地地下水由南西流向北東，壹部分在鹽池蒸發排泄，壹部分排入黑河。從地下水位之間的關系分析，自然條件下兩個流域的地下水流之間很難有水力聯系。
圖8-5 a黑河流域英落峽-北山段氚含量變化剖面圖
圖8-5 b黑河流域英落峽-北山剖面14C處b含量變化剖面圖。
圖8-6黑河流域酒泉-張掖盆地地下水氚含量變化剖面圖
圖8-6 b黑河流域酒泉與張掖盆地地下水含量變化剖面圖
圖8-6黑河流域酒泉至張掖盆地地下水δ18O c變化剖面圖
圖8-6d黑河流域酒泉至張掖盆地地下水δD變化剖面圖
圖8-6給出了酒泉和張掖盆地之間地下水的氚和14C剖面，兩條剖面具有* * *特征。隆起兩側地下水中氚和14C含量顯示出突變特征。在酒泉壹側，地下水的氚含量和14C含量明顯低於東部的張掖盆地，兩者之間的過渡帶很小，表明張掖盆地的地下水沒有大量進入酒泉東部盆地。此外，兩盆地地下水在隱伏隆起帶發生了徑流方向的變化，或向上排入地表水，或向正義峽方向向下流動，兩盆地地下水水力聯系較弱。酒泉東部盆地δ18O和δD值相對較低，張掖盆地δ18O和δD值相對較高，具有高泰隱伏隆升突變的特征。
張掖盆地和酒泉盆地之間存在氚含量(14C含量(18O和δD值)，分別低於-9‰和-60‰。在低值區兩側，地下水的氚含量和14C含量逐漸增加，δ18O和δD值逐漸增大，表明兩個盆地之間的地下水力聯系很弱。兩側人工綠洲區地表水和灌溉水補給的地下水中氚和14C含量較高，δ18O和δD值相對較高。氚和14C含量高表明地下水有新的補給，δ18O和δD值高反映補給水源受到了蒸發的影響。
另壹個相似的剖面是祁連山前平原的圓山子至柴犬之間的剖面，如圖8-7所示。該段斜穿酒泉盆地和張掖盆地北部，走向為北北東向，基本沿水流方向。該剖面的同位素特征與張掖-酒泉剖面相似。氚和14C、δ18O和δD的低值位於兩個盆地之間。地下水主要從山前向盆地中部水平流動，盆地中部為地下水緩慢徑流區，反映了兩個盆地之間水力聯系較弱。
總之，在酒泉東盆地和張掖盆地之間的地下隆起帶兩側，地下水同位素和水化學信息表明兩個盆地之間的地下水力聯系較弱，隆起構成了兩個盆地之間地下水子系統的天然邊界。
三、南部盆地與金塔-花海子盆地的水力聯系。
北山是張掖和酒泉東部盆地的南界，金塔-花海子盆地的北界。黑河幹流經張掖盆地、正義峽流入金塔-花海子盆地，陶賴河經酒泉盆地、鴛鴦池流入金塔-花海子盆地。根據以往的研究，由於北山的阻隔，兩個盆地之間基本沒有地下水力聯系。
從正義峽上下遊地下水氚的分布來看，南部盆地與北部盆地氚含量特征明顯不同，正義峽上遊地下水氚含量低於其下遊(見圖4-14)。沿黑河幹流，丁鑫站地表水和地下水中氚的年平均值(地表水34.7 TU，地下水35.10 TU)明顯高於上遊正義峽站(地表水27.7 TU，地下水28.7 TU)。沿著流動方向的同位素剖面也反映了這壹特征(圖4-35)。水化學資料表明，南部盆地和北部盆地地下水宏量離子和鹽度的變化是兩個獨立的過程(詳見圖4-6)。因此，認為正義峽上段地下水與下段地下水沒有明顯的水力聯系，下段地下水主要來源於黑河的灌溉。
根據酒泉盆地地下水氚含量，溢流帶以下深層地下水氚含量很低，小於10 TU，金塔盆地地下水氚含量(25 TU)遠高於酒泉盆地(見表4-7)，表明兩盆地深層水力聯系很弱。由於酒泉市附近潛水的氚含量與金塔地下水相差不大，因此不能排除酒泉盆地與金塔盆地淺層地下水通過山谷潛流水力連通。但從氚含量來看，即使存在這種水力聯系，酒泉盆地地下水徑流補給的規模也是有限的。金塔地下水氚含量為39 TU，附近的鴛鴦池水庫水氚含量為40 TU，反映了金塔盆地地下水主要來源於地表水灌溉。
圖8-7a黑河流域元山子至柴犬地下水氚含量變化剖面圖
圖8-7b黑河流域元山子至柴犬地下水δD變化剖面圖
圖8-7c黑河流域元山子至柴犬地下水δ18O變化剖面圖
4.金塔-花海子盆地與額濟納盆地的水力聯系
金塔-花海子盆地與額濟納盆地的邊界位於金塔-花海子盆地東北部地灣東梁附近的隱伏隆起帶。地灣梁冬隱伏隆起帶東西兩端均有基巖殘丘，隆起帶中部為黑河河谷，為金塔-花海子盆地東北邊界，與額濟納盆地交界。隆起兩側松散層巖性基本相同，但厚度不同。金塔盆地壹側基底隆起的巖性為白堊系頁巖。
根據潛水氚分布圖(圖4-14)，丁鑫-古裏奈地區地下水氚含量較高，有壹個從丁鑫盆地向古裏奈草原的地下徑流過程。水化學資料也反映出古裏奈的地下水來自丁鑫-狼心山段的側向徑流補給(詳見圖4-5)。
酒泉-額濟納盆地氚剖面圖(圖8-8d)顯示，正義峽-狼心山段地下水氚含量較高，地下水受河水補給明顯，而狼心山下遊地下水氚含量降低，地下水受河水補給相對較弱。雖然丁鑫盆地和下遊額濟納盆地地下水氚含量有明顯差異，但狼心山以上和狼心山兩側附近的丁鑫盆地和額濟納盆地交界帶地下水氚含量相近，表明地下徑流的存在。剖面上的穩定同位素δ18O和δD也反映了類似的變化(圖8-8e，F)。在丁鑫盆地附近，δ18O和δD值較高，經狼心山至額濟納盆地逐漸下降，表明地下徑流的存在。
從地下水氚的分布剖面圖(圖8-8a)可以看出，從丁鑫到古裏奈，地下水的氚值相對較高，反映了地下水的流向。丁鑫和古裏奈草原之間存在地下徑流，地球物理資料證實該地區存在壹條古河流帶。額濟納盆地東西向氚剖面(圖8-8a)反映了盆地內水流的特征。東部有相對年輕的地下水，水流方向向盆地中部。δδ18O和δD剖面(圖8-8b，C)反映了相似的特征，東部水分較高，蒸發較強。西部氚含量低，鹽度低，18O和δD值相對較低，表明有深部承壓水補給。
額濟納盆地南北向氚含量剖面(圖8-8d)顯示，狼心山以上地下水氚含量較高，與丁鑫盆地相似，受地下徑流補給。狼心山以下地區地下水氚含量明顯降低。所以，即使浪心山上下兩段之間有地下徑流，規模也是有限的。
額濟納盆地天然綠洲區地下水氚含量增加，反映了地表水的補給特征。δ18O和δD剖面(圖8-8e和F)支持上述推測。狼心山以上地段地下水礦化度高，δ18O和δD值高，蒸發效應明顯。朗心山以下地段地下水礦化度低，18O和δD值相對較低，反映了深層承壓水的補給特征。
動詞 （verb的縮寫）含水層之間的水力聯系
張掖盆地不同層位地下水系統(含水層)的地下水水化學和同位素各有特點，表明它們有各自的循環過程，但地下水、中承壓水和深部承壓水系統之間存在壹定的水力聯系。
在自然條件下，承壓水以溢流的形式排入淺層潛水含水層，而潛水則通過蒸發或排入河流。地下水的人工開采改變了不同層位含水層之間的水力關系模式。根據地下水中Cl-Na離子關系分析(圖8-9)，中間含水層組(樣品)測試結果落在以深層承壓水和淺層潛水為端員的混合線上，混合線坡度接近1。雖然含鹽礦物的蒸發和溶解都可能造成這種情況，但分析40 ~ 100 m的含水層及其巖性組成可以消除這兩種影響。因此，中層含水層組的水化學特征受淺層(上層)和深層(下層)含水層組地下水補給的影響。同位素數據也反映了這種關系(圖8-10)。根據地下水位動態監測資料，在目前開采條件下，開采層上部含水層組和下部含水層組均有溢流補給(圖8-11)。
這項研究表明，在目前的開采條件下，上層和下層都補給中間含水層組。中間含水層組的補給由山前側向地下徑流、潛水入滲和溢流、深層承壓水頂進和溢流組成。59號為山前側向地下徑流補給端件(山前龍曲，井深280m)，47-2為潛水入滲和溢流補給端件(興隆小學，井深16m)，36-1為深層承壓水頂進和溢流補給端件(張掖堿灘，井深130m)。采用三元混合模型計算結果表明，山前側向地下徑流平均補給量占中間含水層組總補給量的47%，深層頂進溢流平均補給量占25%，潛水入滲溢流平均補給量占28%(表8-1)。
圖8-8黑河流域額濟納盆地東西向地下水氚含量剖面圖
圖8-8 b黑河流域額濟納盆地東西向地下水δ18O剖面圖
圖8-8黑河流域額濟納盆地東西向地下水c δD剖面圖
圖8-8d黑河流域額濟納盆地南北地下水氚含量剖面圖
圖8-8 e黑河流域額濟納盆地南北地下水δ18O剖面圖
圖8-8 f黑河流域額濟納盆地南北地下水δD剖面圖
圖8-9黑河流域張掖盆地不同層位地下水Na-Cl離子關系
圖8-10黑河流域張掖盆地不同層位含水層間水力聯系模型
圖8-11黑河流域張掖盆地不同層位含水層水位動態曲線
表8-1黑河流域平原區主要開采層地下水補給組成估算