古日乃湖地区位于我国内蒙古自治区阿拉善盟额济纳旗东南部,其西侧为我国第二大内陆河——黑河,东侧为属于我国四大沙漠之一的巴丹吉林沙漠。研究区属于我国西北内陆极干旱地区,气候干燥,降水稀少,年降水量不足50mm,但蒸发量却高达2000mm。古日乃湖地区湖水荡漾、泉眼密布、芦苇茂密,地下水丰富且埋藏很浅,其充足的地下水补给来源深受中外科学家的关注。论文在野外剖面、露头观察、水样采集,并利用相关软件进行水化学数据处理的基础上,对比其与相邻的黑河流域、巴丹吉林沙漠水化学和同位素特征,探讨了研究区地下水的来源。水化学和同位素数据分析表明:古日乃湖地区TDS值1143⁵2619mg/L,沿古日乃湖由东向西,矿化度不断变小,从盐水逐渐变为微咸水。水样中阴离子在湖区以氯离子和硫酸根离子为主,由湖区向西转变为以重碳酸根离子为主,阳离子一直以钠离子为主。水化学类型从Cl·SO₄-Na型转化为HCO₃·CO₃-Na型水,最终变成HCO₃·SO₄·Cl-Na型水,古日乃湖区同位素δD值介于-54‰^-20.4‰、δ¹⁸O值介于-2.7‰²‰;黑河流域河水TDS为524⁹827mg/L,上游地区戈壁带地下水中阳离子以钙离子占优势,阴离子以重碳酸根离子占优势,水化学类型为HCO₃·SO₄-Ca·Mg;到下游地下水位高,蒸发剧烈的额济纳地区,阳离子以钠离子、阴离子以氯离子占优势,水化学类型变为Cl·SO₄-Na。同位素δD值介于-46‰^-11.8‰,δ¹⁸O值介于-2‰¹.3‰。对比古日乃湖区、黑河流域及巴丹吉林沙漠水化学和同位素特征发现:古日乃湖地区地下水与黑河河水存在联系。黑河与古日乃湖地区之间存在地堑式断层带,该断层带是黑河流域的古河道,古日乃湖地下水主要来源于黑河水经黑河流域中下游鼎新-金塔盆地的哨马营地堑式断裂的侧向补给。区域含水层主要受导水断裂的控制。