为了进一步查明干旱区张掖盆地地下水资源可利用性,在大量野外调查采样和同位素测试资料基础上,结合当地水文地质条件和地下水埋藏状况,应用环境同位素方法,研究了张掖盆地山前单一含水层分布区（戈壁带）潜水及其溢出带以下多层含水层分布区（细土平原）潜水和承压水的同位素特征和补给来源。研究结果表明,在祁连山前的单层结构含水层分布区的潜水氢氧同位素特征与上游山区河水近同,表明该区潜水主要来自出山河水补给,源于祁连山区现代降水和冰雪融水补给,更新较快;细土平原潜水的补给主要来自戈壁带潜水通过泉水溢出和灌溉水补给的河水,受蒸发影响比较显著,所以明显不同于戈壁带潜水同位素特征,其³H含量较低、δ¹⁸O和δD较轻。该盆地承压水的³H和¹⁴C含量更低,δ¹⁹O和δD更轻,反映地下水形成时间较早,更新较慢,源于比较寒冷或高海拔环境水源的较早期补给。因此,充分利用祁连山前戈壁带巨厚卵砾石层的强渗透性和地下水调蓄功能,与地表水优化联合调蓄和合理利用,将有利于张掖盆地地下水资源可持续利用。