作为黄河的第二大支流,汾河在山西省的经济发展中一直扮演着重要角色。然而近些年,随着旅游经济的大力发展、人类活动影响的加剧,汾河源头的水环境遭到破坏,水源涵养能力下降,对经济发展也产生负面影响。因此,对汾河源头水环境的保护研究刻不容缓。本文以汾河源头为研究区域,通过实地调查、收集相关资料,了解研究区目前水环境状况,针对研究区雷鸣寺泉流量、河流生态流量、水体水质与纳污能力进行研究,并就研究区水环境保护提出一些建议。研究成果如下:（1）本文通过实地调查和收集研究区水资源开发利用相关资料,明确了雷鸣寺泉、大庙河、北石河开发利用现状,随着研究区农村人口外流,对大庙河、北石河开发利用程度较低,而受雷鸣寺引水工程的影响,对雷鸣寺泉的开发利用程度较高。此外,大庙河流域内村民散养牲畜,向河道内丢弃垃圾,对大庙河水质造成影响;北石河流域村民在河道内种植庄稼、堆弃生活垃圾等行为也对北石河水质造成影响,从而使雷鸣寺下游水质也受到污染。（2）本文通过收集研究区4个雨量站降雨资料,利用泰森多边形计算研究区面降雨量,将雷鸣寺泉域视为一个独立的系统,采用水均衡法,计算得到雷鸣寺泉长系列径流资料。利用雷鸣寺泉长系列径流资料,构建灰色GM（1,1）模型,对2013年至2017年泉流量分别采用按年份和按月份两种模拟方案进行预测。经过残差检验对比得知,按月份进行模拟的合格率远高于按年份进行模拟,更符合实际情况。因此按月份进行模拟,分别构建各个自然月的灰色GM（1,1）模型,对2018年至2025年雷鸣寺泉流量进行预测。结果表明:雷鸣寺泉流量季节性变化较为明显,每年7月至9月泉流量较大,平均为0.39m~3/s,12月至1月泉流量较小,平均为0.025 m~3/s。（3）本文通过收集研究区岔上水文站的径流资料,结合推求的雷鸣寺泉径流资料,采用4种水文学法,即最小月平均法、流量历时曲线法（FDC法）、年内展布法、Tennant法分别计算北石河、大庙河雷鸣寺泉下游最小生态流量。结果表明:4种方法中最小月平均法计算结果最小,最小生态流量仅为0.5 m~3/s,FDC法与年内展布法计算得到的最小生态流量变化趋势相似,Tennant法计算结果最大,最小生态流量为6.47 m~3/s,但仅有FDC法计算结果中的个别月份与Tennant法计算结果相近,其它三种方法计算得到的最小生态流量都远远低于Tennant法的计算结果。（4）本文通过实地采样调查,布设7个水样取样点,并对所取水样COD、五日生化需氧量（BOD5）、总氮、总磷等一些指标进行了检测,并采用单因子评价法、污染物综合指数法和内梅罗指数法对北石河、大庙河、雷鸣寺下游水质进行评价,依据所划定的水质目标,确定水样中的超标污染物。建立一维水质模型,分别计算北石河、大庙河、雷鸣寺下游水样中超标污染物的纳污能力。结果表明:北石河BOD5与总氮超标,其中总氮含量严重超标;大庙河BOD5与总氮含量超标,;雷鸣寺泉下游河道COD含量与总氮含量超标。北石河BOD5纳污能力为42.59t/a,总氮纳污能力为6.58t/a;大庙河BOD5纳污能力为60.3t/a,总氮纳污能力为1.71t/a;雷鸣寺泉下游COD纳污能力为1220.3t/a,总氮纳污能力为42.14t/a。