同位素技术是研究流域水循环、气候变化和人类活动对河川径流的影响等的有效手段之一，开展河川径流稳定同位素调查研究，对于建立流域的水循环模型以及查明水资源的时空分布规律等方面具有十分重要的意义。论文利用国际原子能机构（IAEA）全球大气降雨同位素监测网（GNIP）公开发布的降雨稳定同位素资料，分析了我国大陆地区尤其是长江流域的降雨同位素的大陆、高程、温度、降雨量等效应，发现降雨同位素效应是上述效应共同作用的结果，对于一个地区常表现为其中一种或两种同位素效应占据主导地位，其他效应被掩盖，且长江流域的雨量效应、温度效应不显著，长江支流的降雨同位素对长江干流同位素有影响。在此基础上，设计了满足IAEA全球大流域径流同位素监测合作研究项目要求的取样准则，2003年1-2月开展了长江干流径流同位素本底值的第一次同步取样调查，2003年10月进行了为期3年的4个常年观测站的径流同位素取样。论文根据已获得的长江干流同位素本底值调查及4个常年观测站的径流同位素测试成果，初步研究了长江流域的径流稳定同位素的时空变化规律，结果表明径流稳定同位素δ¹⁸O（D）值总体上是沿程增大的；在水库和湖泊处会出现δ¹⁸O（D）的峰值，反映了这一地区湖泊或水库的蒸发对于径流的稳定同位素构成有着不可忽视的影响；径流稳定同位素丰度较好地反映了取样位置以上流域的降雨同位素。论文对水稳定同位素与水文要素也做出了一些初步探索。