冰雪是优质的淡水资源，全球近4/5的淡水资源贮存于冰川，高寒山区的冰雪融水往往是中国干旱与半干旱地区水资源的形成地，对下游的工农业生产和生态环境有着控制性的作用，因此冰雪融水补给机制的研究显得尤为重要。寒区水文研究中利用稳定同位素方法和其它模型或方法的结合可能成为理解寒区水文过程的重要手段。祁连山老虎沟冰川位于祁连山西端北坡，地处疏勒河上游，是祁连山地区典型大陆性冰川，此冰川小流域径流主要受冰雪融水补给，是进行寒区水文研究的理想场所。本文基于冰雪融水介质的同位素数据，结合同位素分馏模型与能量物质平衡模型，分析融水介质同位素特征及其与环境因子的关系，加强冰雪融水稳定同位素过程研究以提高对寒区河流水文过程的认识;将同位素分馏模型与能量物质平衡模型结合，模拟融水介质中的同位素变化规律，提示冰雪融水的产流机制。得到的主要结论如下:　　老虎沟冰川流域大气降水线为δD=7.82δ18O+16.94。降水同位素变化范围较大，降水线斜率受温度的影响很大。大气降水有明显的海拔效应和降水量效应，降水中O-18同位素梯度为-0.37‰/100m。过量氘揭示流域夏季降水水汽来源复杂，西风气流是主要源区，其次是季风和局地水汽循环。　　积雪的同位素值比降水要小，表层积雪受到蒸发、升华和融化过程的作用发生了同位素分馏，致使δD-δ18O图斜率比降水小。表层蒸发升华和底层再凝结使雪坑剖面的重同位素表现为表层富集，向下逐渐减小然后增大的趋势，融化作用使剖面同位素分布逐渐均匀，δD-δ18O图斜率减小。积雪融化过程中水-冰间的同位素分馏使融化下渗的水比剩余的雪要贫化重同位素。冰川冰是融水介质中同位素范围最稳定的介质。地下水的同位素变化也相对稳定，在δD-δ18O图上落在区域大气降水线和冰川冰δD-δ18O关系线之间，表明地下水来源于降水和冰雪融化补给。　　由于混合作用，河水同位素值介于冰川冰、积雪、大气降水和地下水等水体之间，且比较集中分布。河水同位素与冰雪融水关系密切，在河水同位素日变化中，冰川冰消融量增大时河水同位素逐渐降低，融水量减小时河水同位素由于融水滞留缓慢升高，并且在夜间趋于稳定。　　温度通过影响冰-水-气之间同位素分馏系数影响降水、蒸发和融化中的δD-δ18O图斜率，以及重同位素在水体间的贫化和富集现象。在融化过程中，受温度控制的积雪含水率和同位素交换效率对融水和剩余积雪的同位素值以及斜率影响重大。水汽源地湿度降低会使过量氘增加，研究区相对湿度低对降水下落过程中的再蒸发作用使过量氘减小，相对湿度对蒸发升华过程的作用能影响表面积雪的重同位素含量。　　2015/6/1～2015/7/26期间老虎沟12号冰川流域模拟的物质平衡为-148.2mm，累积消融量为-438.7mm w.e，蒸发量为-10.5mm w.e，降水量为301.1mm w.e。模拟期间径流和冰川消融关系较好，决定系数为0.47。模拟期间的径流总量为11.2×106m3，冰川消融量为10.5×106m3，冰川消融是河流径流的最主要来源。通过能量物质平衡模拟雪深的变化、降水和积雪的消融速度，与同位素分馏模型耦合模拟了积雪、融水和河水的同位素变化发现:雪坑逐渐富集重同位素;融水在日间逐渐贫化重同位素，随着消融比例的增加逐渐富集重同位素;河水同位素在一天的模拟中持续减小，这可能与模拟的融化时期有关。