稳定同位素作为水体的重要组成部分,虽然其含量很低,但是对于环境的变化具有十分敏感的响应,且完整记载了水循环的信息,已经被广泛应用于水文学、气候学、生态学和其他领域的研究中。大气降水是地球上水循环过程的重要环节,研究降水中稳定氢氧同位素有助于深入理解水循环过程,对于降水中稳定氢氧同位素的研究也是同位素技术在各学科领域应用的重要基础和基本参数。祁连山作为我国西部重要生态安全屏障,是河西走廊内陆河流域核心水源区。本文选取祁连山北坡西营河流域不同海拔4个采样点建立了大气降水稳定同位素观测网络,根据2016年10月至2017年10月采集的大气降水样品和气象数据,分析了大气降水稳定同位素的时空变化特征,探讨了温度、海拔、季风环流对稳定同位素变化的影响,利用Stewart雨滴降落模型对研究区大气降水云下二次蒸发效应进行了分析,同时结合再分析资料计算得到的水汽输送场与后向轨迹模型对水汽来源与稳定同位素变化的关系进行分析,研究可提高对祁连山区降水同位素演化的认知,为寒旱区同位素水文学的进一步研究奠定基础。本文的结果如下:（1）研究区降水中稳定同位素值表现出明显的夏高冬低的季节变化特征,δ¹⁸O高值主要出现在夏季,低值主要出现在冬季。d-excess值的变化表现出与δ¹⁸O相反的变化规律。西营河流域大气降水线方程为:δD=7.97δ¹⁸O+15.96,斜率低于全球大气降水线。研究区内大气降水线斜率和截距都随着海拔的上升而上升,研究区不同海拔小气候特征显著。（2）研究区内不同站点在温度低于0℃时稳定同位素值表现出良好的温度效应。δ¹⁸O和δD值随着海拔的上升而下降,d-excess值则随着海拔的上升而上升,δ¹⁸O变化率为-0.26‰/100m,δD变化率为-1.77‰/100m,d-excess变化率为3‰/100m,且在夏半年变化幅度大于冬半年。研究区各个站点在年尺度上都没有表现出明显的“降水量效应”。但在夏季七月和八月受到亚洲季风携带的具有相对较低稳定同位素值水汽的影响,研究区表现出弱“降水量效应”。（3）云下二次蒸发作用使得降水中d-excess值发生贫化。雨滴蒸发剩余比与d-excess变化量存在着线性相关性,即雨滴蒸发量每增加1%,则降水d-excess减小约0.99‰。且在雨滴蒸发剩余比高于60%情况下,二者之间的相关性更为显著,且二者之间斜率降低至0.81。（4）受到西营水库的影响,附近地区水汽再循环强度升高,气温降低、相对湿度升高和云底高度降低,使得西营五沟附近云下二次蒸发作用较弱,雨滴在下落过程中的损失较少,雨滴蒸发剩余比较高,雨滴蒸发剩余比在下游突然升高是由于下游下垫面性质出现差异导致的。气温、相对湿度对蒸发剩余比和d-excess变化量的影响较为明显,降水量对蒸发剩余比和d-excess变化量的影响不明显。在高寒山区不同海拔云下二次蒸发的研究中将雨滴直径设为常数的计算可能会使得计算结果出现错误的结论。（5）研究区冬季、春季和秋季降水水汽都主要来源于西风环流,在夏季还受到亚洲季风携带的水汽的影响。冬季的部分降水事件中d-excess和δ¹⁸O都表现出了极低的值,这可能是受到极地气团的影响。在持续性降水事件中,稳定同位素值的在短时间内发生了急剧变化。虽然稳定同位素值的变化范围较大,但还是符合瑞利分馏效应。与此同时在降水过程中不同水汽来源的补给作用会使得降水过程中稳定同位素值出现阶段性变化。