柳林泉作为山西省十大岩溶泉之一,是当地重要的供水水源,对工业和农业发展、城市供水以及生态环境保护等有着重要的意义。柳林泉域处于我国干旱半干旱气候区,近年来,随着当地经济的飞速发展,泉域内水资源的供需矛盾日益凸显,并引发了一系列水环境问题,如泉流量衰减、水质污染等,严重影响地下水资源的可持续利用和当地水资源的综合规划,束缚当地资源开发和社会经济发展。长期以来,研究人员依据天然条件下地质构造对地下水流的控制作用研究了柳林泉岩溶水的流动特征,然而,对岩溶水的开发利用是否会改变岩溶水的流动路径?进而影响到柳林泉流量的衰减?柳林泉群水质差异的原因何在?这些问题将影响到岩溶水资源的开发,因此,本文试图从岩溶水的地球化学特征入手,采用水化学方法划分了岩溶水流动路径,进而为柳林泉流量衰减的原因提供水动力佐证,为岩溶水可持续利用方案的制订提供科学依据。本文在综合分析泉域地形与地貌、地质构造以及水文地质背景条件的基础上,应用水文地球化学分析方法、同位素示踪技术及水文地球化学模拟手段,划分了岩溶水流动路径,阐明了岩溶水系统内不同流动路径发生的地球化学作用,提出了岩溶水地球化学作用概念模型,明确了三川河南北两岸水质差异的根本原因,揭示了岩溶水化学演化机理。研究成果对于深化认识柳林泉域岩溶水系统及水化学演化规律具有重要的理论意义,对于干旱半干旱区岩溶水资源的可持续利用与开发保护具有重要的实际意义。通过上述研究取得的主要结论有:（1）泉域岩溶水流动受地质构造和地下水开发利用影响,可用水化学方法有效地划分岩溶水流动路径。受王家会-枣林背斜控制,泉域北部岩溶水分为两个流动子系统,北部岩溶水子系统（流动路径Ⅰ）和东部岩溶水子系统（流动路径Ⅱ）。泉域北部岩溶水通过狭窄的通道向南流动,部分在三川河北岸以泉的形式排泄;东部岩溶水由东向西流动,向离石向斜盆地内汇集,以人工开采的形式排泄。泉域南部岩溶水（流动路径Ⅲ）位于郝家畔背斜西侧由南向北流动,并在三川河南岸以泉的形式排泄。（2）泉域岩溶水化学演化的主要地球化学作用为可溶岩的溶解/沉淀作用等。碳酸盐岩溶解作用普遍存在,并且是控制补给区岩溶水化学的主要地球化学作用;在径流区,除碳酸盐岩溶解外,还发生了石膏、岩盐和芒硝的溶解作用、以及去白云岩化作用、阳离子交换作用;在排泄区除发生上述作用外,还存在地表水的混合/稀释作用;滞留区含水层由于处于较强的还原环境,岩溶水化学除受石膏、岩盐溶解作用影响外,还受去白云岩化作用、阳离子交换作用和细菌硫酸盐还原作用影响。（3）三川河南北两岸岩溶水化学的差异主要受地质构造和补给来源控制。受地质构造的控制,三川河北岸岩溶水受地表水的渗漏补给较少,主要接受北部岩溶水子系统的补给,水循环较慢,水岩作用时间长,TDS及主要离子含量较高;而三川河南岸岩溶水主要接受南部岩溶水子系的补给,水循环较快,水岩作用时间短,岩溶水不断更新,TDS及主要离子含量较低。