黄土高原地表径流减少和地下水枯竭等问题严重威胁区域发展，但地下水补给机制和地表水-地下水转换关系尚不明确，严重阻碍了水资源管理措施的制定和实施。为此，本研究以黄土高塬沟壑区的黑河流域为研究区域，采集降水、不同利用方式下土壤水分、地表水和地下水等水样，分析其环境同位素和水化学组成，基于质量平衡等原理，揭示了黄土塬区地下水补给机制，分析了沟道中地表水-地下水的转化关系。黄土塬区地下水可能主要来自8-9月暴雨的快速入渗补给或者是优先流补给，占总补给量的87%，这表明土地利用变化导致的活塞流变化可能对地下水总补给的影响不大。沟道地表水-地下水之间整体上存在地下水补给地表水的特点，但是暴雨事件对地表水的影响很显著，但是这种转换关系存在时空变异，在不同河段和季节有明显差异。整体而言，地下水在黄土高塬沟壑区的水循环中扮演重要角色，提供水源的同时，是降水转换为地表径流的重要中间环节，需要引起足够的重视进行保护。发表论文14篇，其中SCI论文5篇，EI论文3篇；培养研究生5名；新获批科研项目2项。创新之处在于基于环境同位素和水化学技术，具体量化水分转化关系，揭示了塬区地下水补给机制和地表水-地下水转换关系，为该区的水资源管理提供了参考依据。