近年来,受气候变化影响,作为“亚洲水塔”的青藏高原地区冰川退缩,雪线上升,冻土层退化,对当地水资源的综合利用与环境保护提出更加严峻的挑战。在青藏高原地区,季节性冻土与多年冻土并存,雨季径流水源构成多样,水源的空间组合特性和汇流路径较为复杂,加之基础资料相对缺乏,使得其河道径流的水循环规律一直未得到清晰的揭示,难以科学制定当地水资源利用与环境保护决策,因此,深入研究当地径流补给来源与汇流路径两个水循环中的关键问题具有重要的理论及应用价值。本文选取怒江源区的代表性流域——那曲流域为工程背景,在充分现场勘察和采样分析的基础上,基于水环境示踪剂溯源方法,并针对高原区的实际特点改进贝叶斯混合模型的“误差结构”,从定性和定量两个层面解析那曲流域径流水源组成;在此基础上,研究利用反应溶质示踪剂解析土壤冻融过程背景下雨季不同时期径流水源的汇流路径,构建了水源时间来源和空间汇流路径分析相结合、水源定性与水源定量分割相支撑的那曲流域径流水源解析体系,较系统的揭示了流域的水循环规律,为当地水资源利用与环境保护提供了较为坚实的科学依据。主要成果如下:（1）构建了那曲流域雨季不同时期径流水源稳定同位素和水化学解析框架,实现了高寒冻土流域稳定同位素和水化学示踪剂相互验证和校核,定性识别了雨季不同时期径流水源组成。结果表明,基于稳定同位素的那曲流域局地大气降水线LMWL为δ2H=7.6δ18O+3.4,夏季降水的水汽来源于较湿润条件下的海洋性水汽循环;雨季河水稳定同位素、水化学特征表现为由雪融水、降水和地下水混合补给的特征;在雨季初期（5～6月）,河水受雪融水补给增强;雨季中期（6-8月）,随着季风降水显著增强,降水逐渐替代雪融水在雨季径流贡献中居主导地位;到雨季末期（8～10月）,河水受降水、雪融水补给减弱,地下水补给增强。（2）提出了新的贝叶斯同位素径流分割模型“误差结构”,减小了复杂条件下高原冻土区水体稳定同位素及径流分割模型结果的不确定性。基于贝叶斯混合模型在径流分割中的优越性,在贝叶斯混合模型框架下提出了新的河水稳定同位素“误差结构”,将“误差结构”中的“过程误差”乘以“乘法误差项”,使得模型中不符合真实河水稳定同位素分布的“误差结构”实现“缩放”,以更加真实地表征混合水体稳定同位素数据的分布。经过验证,改进后的贝叶斯混合模型优于其他贝叶斯混合模型,尤其在河水稳定同位素分布方差小于或等于水源稳定同位素分布方差时（σx2≈σs2、σx2<σs2）,径流分割结果中水源比例概率密度分布较窄,不确定性较小,同时在“95%置信区间宽度”、“平均绝对误差”两个方面也控制的更好。（3）定量分割了那曲流域雨季不同时期及不同高度植被类型带径流水源组成。在雨季初期,径流主要补给水源为基流,占比达到86.9%;在雨季中期,雪融水和降水是径流的主要水源,占比分别为37%和43.4%;在雨季末期,河道径流全部来自基流和雪融水,二者占比分别为85.9%和14.1%;此外,雨季中期不同植被类型带径流水源的贡献比例结果受不同植被类型的影响较小,究其原因为研究区海拔梯度不大,水文下垫面垂直分带性不明显所至。对比同类研究成果表明,本文的径流定量分割结果具有较强的合理性。（4）系统解析了土壤冻融过程影响下那曲流域雨季不同时期径流水源的汇流路径。将高寒冻土流域土壤冻融过程不同阶段的物理特征和反应溶质示踪技术相结合,探究了土壤冻融过程对雨季径流过程的影响。研究结果表明,在雨季初期,土壤含水量维持在9.5%的较低水平,还没解冻的活动层和多年冻土限制了雪融水的下渗,雪融水以坡面流形式直接汇入河道;在雨季中期,土壤含水量慢慢上升到12.5%,近地表以下且在仍冻结活动层以上区域的土壤表层已经达到饱和,大部分降水、雪融水从土壤表面以坡面流的形式直接汇入河道;在雨季中后期,冻土消融程度加强,甚至完全消融,土壤含水量达到15.7%,土壤下渗能力增强,大部分降水、雪融水进入地下,促使地下水位抬升,驱替出更多的地下水补给河水;在雨季后期,水源汇流路径较为单一,以地下水补给为主,从另一种重要方面揭示了那曲流域的水循环规律。