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黑河是我国西北地区的典型干旱内陆河流,其上游地区季节活动层是地表水和地下水之间的关键带,并对生态系统产生重要的作用,因此开展不同水体同位素的特征研究以及活动层的水分来源研究,对于揭示水文过程具有重要的科学意义与价值。本研究以祁连山区黑河上游葫芦沟流域为研究区,一方面收集筛选前人在葫芦沟流域的稳定同位素研究数据,另一方面前往研究区实地采集河水、沼泽水、冰雪融水、活动层水、冻土、泉水样品,现场测定基本水质参数并带回实验室测量稳定同位素值,汇总前人研究与课题组采集检测数据并分析流域各水体的稳定同位素特征与各水体间的水力联系。在此基础上,结合前人研究通过端元混合分析图定性分析了冻土活动层与河水的水分来源,根据定性分析结果选择合适的端元混合分析模型（End-Member Mixing Analysis,EMMA）,将潜在水源的示踪剂值导入端元混合分析模型中,得出冻土活动层的水分来源平均贡献率与贡献范围以及活动层水分对河水的平均贡献率与贡献范围。结果表明,降雨具有明显的同位素高程效应,每升高100 m,δ18O值亏损1.31‰,δD值亏损4.56‰。河水蒸发线方程（LEL）斜率与截距均比全球大气降水线（GMWL）与当地大气降水线（LMWL）小,表明河水经历了强烈的蒸发作用,且河水的δ18O、δD值从下游流域出口至上游源区逐渐降低,呈现一个明显的同位素海拔效应(δ18O:-0.46‰/100 m;δD:-4.15‰/100 m)。浅层地下水的蒸发线（LEL-S）的表达式为:δD=7.69δ18O+8.24,主要补给来源是降水,并排泄进河水。深层地下水的蒸发线（LEL-D）表达式为:δD=6.09δ18O+3.24,主要来源于古老水补给,这一古老水也会接受现代水的一部分补给。不同土壤深度处的地下冰具有明显不同的特征且补给来源不同。5-20 m地下冰的d-excess值最大,而近地表的活动层季节性冰（0-5 m）的d-excess值最小。总体地下冰的稳定同位素值与降雨、冻土融水的稳定同位素值较接近,表明地下冰的补给来源是降雨与地下冻土融水。冻土活动层水分来源主要来自于降雨,占比74.49%;其次来源于活动层季节性冰,贡献率为25.51%。冰雪融水的入渗由于受到活动层冰填充的孔隙与植被覆盖的限制,故冰雪融水对活动层的贡献微乎其微。降雨对河水的平均贡献率最大,为42.72%,冰雪融水对河水的贡献率其次,占34.34%,而活动层水对河水的贡献仅占小部分,为22.94%。本研究将为充分理解多年冻土区的水文过程与预测水文循环的变化提供理论基础,对建立更好的区域水文模型提供数据支持。