近30年来,随着全球气候变化以及社会经济的快速发展,各种水资源问题也日益严峻,特别是干旱内陆河流域。黑河流域作为我国西北干旱区第二大内陆河流域,生态环境脆弱,水资源短缺已经成为制约该区社会经济环境可持续发展的最主要因素。因此,准确掌握黑河流域水资源形成与循环过程,定量解析降水/融水-产流/入渗的转化关系是解决当前该地区各种水问题的关键所在。为此,本文以黑河源区为研究区域,在野外观测和历史水文数据统计分析的基础上,分析1968-2016年径流量变化及其影响因子,并在系统采集各类水体样品基础上,利用稳定同位素示踪技术开展了水文过程研究,得出的主要结论如下:（1）1968-2016年黑河流域年径流量呈增长趋势,并且降水是影响该区域径流量增加的最主要因子。在1968-2016年间,黑河源区径流量年代均值都呈显著的增加趋势,径流量年代均值随季节的变化而变化,降水对径流的补给作用较为明显。同时,从源区到出山口年径流量的变化也呈增长趋势。野牛沟流域、八宝河流域以及源区出山口年径流量的变化倾向率分别为0.36%/10a、0.26%/10a和0.60%/10a。黑河源区年径流量与降水量之间存在显著的正相关关系,同时径流量变化趋势与降水量在时间尺度上一致,不存在滞后性,而与气温变化之间存在一定的滞后性。（2）各水体稳定同位素特征表明河水由多水源混合补给。研究区降水稳定同位素值季节变化明显,并随海拔的升高而减小。降水同位素温度效应显著（0.64‰/°C）且仅在夏季存在微弱的降水量效应。云下蒸发对降水稳定同位素浓度影响显著。在5-8月,降水中δ¹⁸O的平均雨滴蒸发率分别为23%、11%、12%和16%,云下蒸发富集率分别为46%、27%、38%和32%。黑河东支源区河水稳定同位素无明显的季节变化特征以及海拔效应。土壤水分受到降水入渗的补给和蒸散发的影响,使得土壤水稳定同位素值随剖面深度的变化而不断变化。泉水和井水稳定同位素值介于河水与冻土层上水之间,并且井水稳定同位素与河水变化趋势一致,表明井水受到河水的渗漏补给作用。西支讨赖河源区的河水和地下水稳定同位素浓度相近,反映出地下水主要受河水补给。冰雪融水同位素浓度相对偏正反映了土壤蒸发过程的影响。嘉峪关站河水和地下水都未表现出明显的季节变化,而托勒站则正好相反,反映源区出山区各水体首先转化为地下水,充分的混合效应导致稳定同位素浓度的季节变化效应逐渐被平滑。（3）出山径流主要补给源为降水。大气降水、冻土层上水和冰雪融水对东支源区出山径流的贡献率分别为65%、28%和7%,对西支源区径流的贡献率依次为51%、38%和11%,而在西支出山口,相应的贡献率依次为79%、15%和6%,与河源区相比,在出山口降水对径流的贡献量明显增加,反映了降水对寒区径流的影响随着远离河源区而逐步增强。这一结果进一步丰富了干旱区降水稳定同位素的演化机制理论,为干旱区稳定同位素水文过程研究提供了新的依据。