全球气候变化背景下的水资源匮乏以及水量分配不均已经成为制约人类稳定发展的问题之一,当今乃至未来几十年间水资源问题依然严峻。降雨和径流作为流域水分的主要输入和输出项,对区域水量的转换以及平衡起到至关重要的作用。沙柳河流域地处气候交汇带、青海湖生态屏障区,地理位置十分重要,但因气候条件复杂,加之水文、气象观测站点稀少,流域水文循环过程研究较少。据此,本文以氢氧稳定同位素技术为主要手段,结合GIS和气象学方法对沙柳河流域降水、径流来源及过程进行了研究,并获得如下主要研究结论:（1）青海湖沙柳河流域大气降水线方程为:δD=8.3δ¹⁸O+24.4;降水氢氧稳定同位素值时空差异显著:时间上表现为夏半年富集、冬半年贫化,空间上呈上游低下游高的特征;流域降水中δ¹⁸O值的大陆效应、湖泊效应以及温度效应较为显著。环境效应随季节不同,差异较大,均表现为冬半年高于夏半年,相关性变化亦是如此。（2）流域降水氢氧稳定同位素组成变化特征与中国西北地区类似,大气降水主要受西风环流、东亚季风以及极地寒流等的影响。其中,夏季（6⁸月）降水贡献主要为东南季风、西风环流和内陆再循环水汽;冬季（12²月）,西风环流占主导,同时存在极地气团的影响;冬、夏过度时期,西风环流、东亚季风、极地水汽和再循环水汽均对其存在贡献。（3）河水中δD、δ¹⁸O和氘盈余（d-excess）的季节变化幅度较降雨平缓,波动趋势与降雨存在一定相似性;干支流δ¹⁸O值的空间变化呈上游低下游高的特征,海拔效应十分明显。其中,全年、夏半年和冬半年海拔效应分别为-0.33‰/100 m（p<0.01）、-0.22‰/100 m（p<0.01）和-0.5‰/100 m（p<0.01）。（4）沙柳河流域径流补给特征存在明显时空差异。时间上:夏半年,大气降水、地下水是径流的主要补给源;冬半年,地下水与径流相互补给;冬、夏过度时期,降水同冰雪融水、地下水共同补给径流。空间上:自高山草原带向高山寒漠带过度的过程中,大气降水对径流的补给比例逐步增加（25.1%→36.7%→40.0%）,降水对径流补给关系越来越明显,但地下水仍是沙柳河流域径流的主要补给源,其补给比例大于60%。