寒区流域水文模拟不确定性长期以来是制约寒区水文发展的瓶颈问题。水稳定同位素示踪为认识寒区冰川流域径流过程提供了重要“指纹”信息,但仍缺乏有效模型将该信息与冰川水文模型耦合,而且同位素信息对冰川流域水文模型不确定性的约束效果也有待检验。本研究将水稳定同位素信息(δ18O)与冰川流域水文模型FLEXG相耦合,实现了对冰川流域的水稳定同位素和径流过程的耦合建模（FLEXG-iso）。以乌鲁木齐河源1号冰川流域为研究区,进行了1号冰川水文断面径流、径流δ18O和1号冰川物质平衡的模拟,并设计四种率定方案比较水稳定同位素信息对流域径流过程的模拟及不确定范围的影响。最后,根据模拟结果对比分析基于不同定义下的径流成分。主要结论如下:1)新构建的FLEXG-iso模型不仅对径流过程有良好的模拟效果,还可以重现水稳定同位素、冰川物质平衡等重要的中间过程。采用多种数据率定方法得到了最小的不确定性范围和良好的综合模拟效果。引入水稳定同位素进行模型率定,提升了模拟结果的可靠性,显著降低了模拟不确定性。值得一提的是,在没有冰川物质平衡数据参与率定的情况下,加入水稳定同位素也能提升冰川物质平衡的模拟效果。2)仅采用径流数据率定得到的参数具有较大不确定性,考虑内部数据验证的率定可有效减小参数的不确定性。模拟的径流δ18O对冰川地区产流过程和冰雪融化相关的参数显示出显著的敏感性。利用水稳定同位素这一辅助数据,提高了模型参数的辨识能力,有助于减少模型参数不确定性,并且显示出对雪冰相关参数(Tt、Cg、Cwh、Fdd、D和Kf,g)显著的约束能力。3)将模型应用于2013-2016年乌鲁木齐河源1号冰川水文断面径流成分的定量分析。基于水源输入的径流分割,结果为:约37%-45%来自融雪,39%-46%来自融冰,13%-22%来自降雨。基于产流过程的径流分割,结果为:31%-33%来自融雪,45%-51%来自融冰,0%-15%来自地下水,10%-16%来自降雨径流。基于不同景观的径流分割,结果为:约80%来自冰川区径流,约20%来自非冰川区径流。水稳定同位素对积雪和冰川相关中间过程有明显的约束能力,减少了模拟过程中各径流组分的相互妥协和不确定性范围。FLEXG-iso模型的构建和应用,有助于推动从观测实验到过程机理,再到数学建模的系统化、定量化研究,从而提高寒区水文过程规律科学认识。利用水稳定同位素这一辅助数据,可以减少模拟不确定性,减少因参数识别不准确而导致的径流各组分间互相妥协。模拟的真实性和稳健性的提高,也将为气候变化对寒区水资源影响评估,以及寒区水环境、水生态、水灾害方面的综合治理决策,提供科学支撑。