北京是极度缺水的城市，水资源短缺已成为影响城市发展的主要因素。西山地区作为北京市的重要供水水源地之一，具有水质良好、水资源丰富等特点。近年来，由于地下水过度开采，西山地区已出现地下水水位持续下降、地下水资源枯竭等问题。为缓解北京地区紧张的供水局面，2014年10月南水北调中线全线通水后，北京西山可配水总量约为27.4104m3/d。在此背景下，如何合理利用南水北调来水，实现水资源的优化配置，是一个值得关注的问题。本文通过收集研究区自然地理、基础地质以及水文地质等资料，结合西山地区开展的水文地质调查、抽水试验等工作，运用GIS技术进行空间分析及可视化表达，分析研究区基础地质及水文地质条件，对第四系含水层和奥陶系含水层水文地质参数进行分区，建立符合西山地区实际情况的三维地下水流概念模型和数值模型。并在国内外相关资料阅读基础上合研究区水文地质条件，依据收集到的钻孔、岩性和地下水水位长期观测资料，根据南水北调配水原则，设计三种配水方案。利用建立的数值模型，预测不同方案下地下水流场变化规律，识别地下水水循环响应特征。研究主要得到如下结论：综合考虑地下水流场变化规律以及地下水水位的回升情况，结合奥陶系地下水储存量恢复大小，确定最佳配水方案为方案三，即在2015-2030年，第三水厂维持现状开采，杨庄水厂现状开采（6104m3/d)，马池口水源地减采50%，西郊砂石坑回灌量884104m3/a客水，城六区的海淀、丰台、石景山岩溶水自备井全部置换，第四系分散开采量由6580104m3压减至5141104m3，郊区自备井维持现状开采。该方案下，石景山区、门头沟和海淀区奥陶系地下水上升幅度分别为15-30m、20-30m和5-20m，年均均衡差为666104m3/a，奥陶系地下水年均储存量约恢复了1361104m3/a，奥陶系地下水系统的动态调蓄能力得到一定程度的增强。