黑河为中国第二大内陆河,其发展和变化对气候、生态环境、人类经济活动都会产生巨大影响。黑河流经青藏高原冻土地区,在此区域生态环境复杂,冻土结构复杂,水补给问题复杂。黑河流域上游的冻土将近占黑河流域面积的一半,对水资源循环影响很大。冻土受气候变化影响,时空发生变化其厚度也会发生变化。多年冻土在山区地下水文系统中是不可或缺的组成部分,因对气候变化尤为敏感,加之,冻土层中的冰在高山流域是一个重要的水库,它直接影响地下水系统。研究黑河流域冻土区的冻土分界面、季节冻土和永久冻土埋深深度等对研究水补给问题有很大的意义,利用地质雷达方法对冻土区进行探测,以分辨冻土界面,估算活动层含水量,划分季节冻土和永久冻土分界点等。选定黑河上游山区祁连县葫芦沟小流域进行本研究工作。本研究通过多种典型冻土模型地质雷达正演工作,获得了典型冻土类型的地质雷达反射特征,并与实测资料相互验证,建立了冻土上地质雷达探测的基本模式,为实际冻土地区的地质雷达探测工作提供参考和指导。结合研究区实测的常规地质雷达连续剖面资料与共中心点(CMP)道集资料,利用多种速度分析方法(包括Ekko地质雷达数据处理软件、地震资料处理软件Focus、Seismic&Unix、编写速度分析程序等)精确分析冻土各层介质地质雷达波传播速度,从而反演冻土活动层厚度、季节冻土厚度、获取冻土介质分层相对介电常数、提取冻土活动层含水率。通过处理和分析(主要包括频谱分析、滤波、反褶积、地形校正等)葫芦沟山区冻土地质雷达连续剖面资料,确定了黑河上游祁连葫芦沟地区季节冻土与多年冻土海拔分界点;并且通过地质雷达资料的中同相轴、信号振幅、频率、相位等的差异结合详尽的野外记录(地形、地表覆盖条件、水系发育情况等),确定冻土区地下介质冻融状态、含水量、含冰量等的差异。