开都河流域作为塔里木河流域四大源流之一，承担着向塔里木河下游生态输水的重大任务，随着塔里木河流域近期综合治理的深入进行，开都河流域水循环过程研究已成为国内外科学家关注的热点问题。本文通过分析开都河流域水氢氧稳定同位素变化特征，结合大气降水稳定同位素组成，分析了研究区大气降水稳定同位素组成特征和二次蒸发效应，通过分析地表水和地下水稳定同位素时空分布特征，利用同位素技术定量刻画了径流组分，最后通过分析博斯腾湖湖水稳定同位素特征，估算了博斯腾湖的湖泊蒸发量，揭示了干旱内陆河流域的水循环过程。主要的研究结果体现在以下几个方面:　　 (1)建立了局地大气降水线方程(LMWL)δ2H=6.977δ18O+0.434，降水的季节效应表现为夏高冬低;降水的温度效应明显而在全年尺度上降水量效应不存在;氘盈余的变化幅度很大，变化范围为-44.5‰～54.84‰，平均值为13.14‰，表明降水过程中受到了强烈的蒸发作用。分析了降水稳定同位素的二次蒸发效应，得出，0～5mm降水对大气降水线的斜率和截距影响较大，由于受到二次蒸发效应的影响，雨滴在降落过程中产生了强烈的同位素动力分馏效应。　　 (2)河水稳定同位素特征表现出了一定的温度效应和高程效应，温度每升高1℃，将会引起δ18O增加约为0.106‰;海拔每降低100m，将会引起δ18O值增加约为0.173‰。大部分河水氘盈余d＞15‰，体现了冰雪融水的补给特征。其支流黄水沟也体现了冰雪融水补给的特征。　　 (3)建立了地表水线方程:δ2H=5.50δ18O-11.84和地下水线方程:δ2H=3.63δ18O-31.14，地表水线和地下水线方程斜率均小于局地大气降水线方程斜率，体现了干旱区降水受强烈蒸发的影响，降水在补给河水前经历了一定的蒸发作用。　　 (4)河水和地下水δ18O值空间分布整体均呈现沿程增加的趋势，表明受到蒸发作用的影响，引起同位素18O富集，季节变化上表现为夏高冬低的特征。在下游地区，分析河水和地下水之间的转化关系，可以看出地下水是河水的主要排泄量。　　 (5)在开都河出山口以上，进一步精细刻画源流山区河水径流组分关系，结果表明开都河是一条由地下水、冰雪融水和降水混合补给的河流，由于气候变化对河流径流量会产生一定的影响，在水资源关系方面，需要重视由于气候变化导致的融雪性洪水及对农业经济的影响。　　 (6)博斯腾湖湖水δ18O值空间分布上表现为由西向东逐渐增大，由北向南逐渐减小的趋势。主要是由于博斯腾湖入湖处在西北方向，受到河水补给的影响和蒸发作用的影响的结果。稳定同位素季节变化上表现为夏季湖水的同位素值较高，而冬季的同位素值相对较低，跟河水稳定同位素季节变化一致，表明河水是湖水的主要补给源。　　 (7)得到了湖水水线方程为:δ2H=5.21δ18O-12.76，基于水量平衡方程和稳定同位素质量平衡模型，结合相关的气象数据，计算出2011年7月输入博斯腾湖湖水水量大约32％消耗于蒸发。