巴丹吉林沙漠位于阿拉善高原，关于湖水的来源及其水循环模式等问题是国内外学者关注和研究的热点，至今没有达成定论。本文选取位于沙漠东南腹地被沙山环抱的苏木吉林湖区为研究对象，以地表分水岭为界，通过仪器的架设、实际勘察和资料分析，利用水量均衡法与数值模拟法对典型小流域进行研究。通过在苏木吉林南湖岸边建立的气象站，测得2012年9月到2013年8月的蒸发量约为1261mm。利用Diver数据得到这期间南湖水位波动变幅为0.217m，南湖岸边的地下水观测孔水位波动变幅为0.179m。利用水量均衡法，采用阿拉善右旗多年平均降雨、蒸发量月分配比例，计算得到湖水的水位动态与水位波动变幅。结果表明，单靠分水岭内的降水不能支撑湖水与地下水的蒸发，深层地下水的补给是维持湖泊的重要原因。把苏木吉林湖区概化为具有三层含水层结构的水文地质模型，利用MDFLOW对苏木吉林湖区进行了稳定流的4种情景模拟。得到湖水蒸发强度的较合理范围为1400～1600mm/a，深层地下水的水头较合理范围为1184.8～1185.3m。分析了相应情景模型中，均衡项值的变化，说明湖水主要来源于潜水含水层侧向补给，而潜水含水层的主要水量来源为第三层地下水的越流补给，即湖水主要来自于第三层含水层即深层地下水的越流补给。在稳定流模型基础上，进行了非稳定流周期模拟，设定4种周期情景模型。表明蒸发强度对湖水的年水位波动变幅影响最大；给水度、蒸发强度对地下水的年水位波动变幅影响较大。水量均衡法与数值模拟法得到的不同蒸发强度下的年水位波动变幅基本相等，但是关于最低、最高水位出现的时间，模拟法更接近实际。且模拟法可得到地下水的水位动态。