在世界范围内,岩溶形态的含水层构成重要的地下水资源储存空间,据估计,世界25%左右人口的用水全部或者大部分靠岩溶地下水供给。因此,岩溶水文学的研究成为一个世界性的关键课题。我国是岩溶分布面积最为广泛的国家之一,世界上1/4的岩溶面积分布在中国,若按碳酸岩分布面积计,可达746.3万km~2,占我国国土面积1/3左右,其中碳酸岩裸露面积达90.7万。在我国北方地区,由于岩溶地下水分布面积广泛,贮存量大,流量稳定,水质良好,它已经成为该地区工业农业及居民生活的主要供水水源,对华北地区的国民经济建设,具有非常特殊的重要地位,它直接关系到我国北方地区经济和社会的可持续发展。由于岩溶含水层内部管道、裂隙发育强烈以及石灰岩所具有的溶蚀特性,它对环境变化非常敏感,因此,岩溶泉已经成为人们研究气候变化与人类活动对环境影响的重要信息载体。20世纪50年代以来,北方岩溶泉流量在总体上普遍下降,流量衰减已经成为岩溶泉变化的主要特征,究其原因主要有两个方面:气候变化和人类活动的影响。作为中国北方地区国民生活生产用水的主要来源,岩溶地下水资源的日益减少,甚至枯竭,势必引起该地区水资源紧张,影响该地区的经济发展。因此,定量地分别获得区域气候变化和人类活动这两个因素对泉域地下水位与泉水流量的影响过程,才能更加明确地指导泉域地下水的开发利用与保护。本文选择中国北方山西省吕梁市最大的岩溶大泉—柳林泉为研究对象。经过分析,我们认为在70年代以前,柳林泉域的地下水的补给排泄基本上仅受气候影响,无外界人为干扰的自然平衡状态。而在1974年-2005年这段时间内,柳林泉域因受到人类活动的影响而导致水文循环过程的破坏,使得泉水流量不断下降。因此,我们选择1957-1973年柳林泉流量作为原始序列建立区域性气候变化条件下柳林泉的流量的灰色系统GM(1,1)分解模型,将该模型外推预测1974-2005年气候变化条件下的泉水流量,从中减去相应年份的观测流量,获得人类活动对泉水流量衰减的影响。结果表明,1973年以后,随着人类活动的加剧,泉水流量呈现出迅速下降的趋势。在这一阶段,人类活动对泉水流量的衰减起着主要的作用,而气候变化的影响次之。1974到2005年,气候变化对泉水流量衰减的贡献仅占到人类活动对泉水流量衰减贡献量的8.1%-8.6%,在1973年之后的人类活动对泉水流量衰减的贡献中,地下水开采量的贡献仅占到20%-35%:泉域内水库的修建、周边地区地下水超采而造成的跨区域地下水袭夺、煤炭生产中的矿坑排水、泉域内森林植被的破坏等等,这些因素对泉水流量的衰减贡献占到65%-80%。因此,传统的单纯以地下水开采量作为人类活动对泉水的影响是不合理的。本文将灰色系统理论应用于地下水研究中,成功地将气候变化和人类活动对泉水流量的影响过程分别模拟出来,揭示了泉水流量对气候变化及人类活动的响应过程,为区域地下水规划及可持续开发利用提供了科学依据。