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气候变化的一个重要结果是引起径流过程的变化，在该过程中最为敏感的是冰雪径流受气候变化的影响。近年来，天山哈密榆树沟流域高山区的冰川消融量增加，季节性积雪融水减少，导致区域水文过程、流域水量平衡等发生了变化，有必要对榆树沟流域的水资源进行深入的研究。 河流水化学和同位素特征是研究榆树沟流域水资源及水循环机理的重要手段。但目前关于该流域系统的水化学同位素的研究还很少。因此，本文基于流域2013年春洪期和夏洪期的河水、地下水、雪融水、冰川融水以及5-8月份大气降水观测资料，分析了各水体的水化学和同位素特征，阐述了区域水环境的演化机制及其相互转化关系，定量的估算了高海拔冰雪资源对本区水资源的影响和贡献。得出以下主要结果: 本文对榆树沟流域春洪期和夏洪期河水和地下水样品进行了化学离子和物化指标的测定。结果表明，春洪期和夏洪期河水和和地下水均呈弱碱性，且矿化度很弱。主要的阴、阳离子中HCO3-、Ca2+分别是浓度最高的离子，阴、阳离子质量浓度序列为:HCO3-＞ SO42-＞Cl-＞NO3-，Ca2+＞Na+＞Mg2+＞K+。河水主要离子类型均为HCO3--Ca2+。春洪期即时径流量对径流中主要离子组成、TDS、EC、pH值的调节作用不大。而夏洪期河流物质质量浓度在一定程度上受水量的稀释作用控制。通过Gibbs图、Piper三角图和离子间的相互关系研究，表明石灰岩等碳酸盐岩的风化作用是研究区径流和地下水中离子的主要来源。本研究区降水在采样时段内未发生酸雨的情况。阴和阳离子质量浓度的平均值分别是SO42-＞NO3-＞Cl＞F-和Ca2+＞NH4+＞Na+＞K+＞Mg2+，表明研究区大气降水中主要离子的浓度顺序主要受陆源物质控制。 对榆树沟流域河水、冰雪融水、地下水和大气降水的δD和δ18O分析表明，各水体的稳定同位素值存在明显差异。大气降水的同位素值的变化幅度较大。大气降水线(LMWL)截距和斜率都偏低，尤其是截距偏低很多。反映了该地区降水的水汽来自于具有不同稳定氧同位素比率的源地，且在降水的过程中发生了蒸发作用，蒸发量大于降雨量。榆树沟流域的大气降水中同位素值存在一定的温度效应，降水中氢氧同位素变化的降水量效应不明显，大气降水的温度效应大于雨量效应。基于NCEP/NCAR大气再分析资料和d-excess值的分析，表明研究时段内研究区域水汽来源主要受平稳的西风环流控制，只有在春季偶尔有极地水汽的作用。榆树沟流域春洪期河水有63％来自雪融水，37％来自地下水，雪融水是河水的补给主要来源。夏季洪水期地下水占河水比例的37.6％，降水在河水中所占的比例为7.5％，冰川融水占河水的比例为54.9％，夏洪期河水的主要补给来源是冰川融水，其次是地下水，受降水的影响很小。