不同下垫面的生态水文功能研究是流域水资源管理及生态环境保护的基础。蒸散发在陆气相互作用的过程中扮演纽带作用,是气候变化与生态等学科研究中的核心内容之一。本研究选取石羊河流域上游山区作为研究区,其地处高寒生态敏感区和脆弱区,水源涵养、环境净化、土壤保持等生态系统服务功能突出,并且能够体现内陆河流域上游的生态景观特征、功能及一般规律。同位素技术因其所具有的“指纹”功能而大量应用于各学科领域,其具有较高的准确性和操作性。本研究使用布设在石羊河流域多水体稳定同位素观测网络所收集的样品,经实验测定后,基于稳定同位素技术的端元线性混合模型估算了典型高寒小流域各海拔梯度的局地再循环水汽贡献率,祁连山东段山区河道水库的蒸发水汽贡献率,石羊河河源区再循环水汽贡献率,并且分析了其变化规律及特征。研究尝试从机理上探寻气候变化对高山区生态系统的影响,力求加深对高山寒区生态水文过程的理解认识,也可以为中下游地区农牧业发展和水资源的合理配置提供决策服务。结论如下:（1）本研究综合使用了二端元线性混合模型与三端元线性混合模型估算了西营河流域再循环水汽对大气水汽的贡献率。来自于植物蒸腾与地表水蒸发的局地再循环水汽会发生一定的贫化并且由再循环水汽补给的大气水汽呈现贫化的趋势。外来水汽是大气水汽的主要来源,再循环水汽贡献率相对较低,反映该流域的局地成雨能力相对较弱,依赖于外界的水汽补给。外来气团输送路径的时空差异,蒸散发能力与植被覆盖度等因素导致了局地再循环水汽贡献率的时空差异。随着气温升高,蒸发能力的增强,不同海拔的再循环水汽贡献率的差异增大。局地再循环水汽贡献率的季节性差异随着海拔的降低而减小。（2）夏季时西营水库主要受东南,东北与西南三个方向的气团影响。大约有51.1%的水汽来自于东南,并且气团属性较湿润。相比之下,来自于东北与西北的气团的输送距离与输送速度较快。夏季,西营水库的降水过量氘值高于上风向各站点,呈现了水库蒸发水汽与外来输送水汽混合的特征。大约有3.86%～11.86%的大气水汽来自于水库蒸发。该结果低于世界其他研究区的结果。大约有4.39%的水库水体消耗于蒸发,剩余部分继续储存于西营水库或补给石羊河中下游。（3）河源区的降水与水汽中稳定同位素值的月际变化体现了较明显的季节效应,在3～9月呈现逐步升高的变化趋势。西营河河源区存在较活跃的局地再循环水汽运动。研究区在3～9月的再循环水汽贡献率在3.58%～12.86%之间变化,存在明显的月际间差异。再循环水汽贡献率基本呈现随气温升高而增加,随气温降低而减小的特征。河源区的植被稀疏,植被生长期较短,生命活动较弱导致了8月份的植被蒸腾水汽贡献率低于地表水蒸发的贡献率。