随着地下水资源开发、地下水人工回灌、地下水-地表水水源置换等需求不断增加,对含水层水量水质尤其是承压含水层中水资源保障和地下水保护提出了更为严格的要求。目前,对地下水资源进行科学评价和管理是解决上述问题的有效途径,而准确获取含水层的水文地质参数是进行地下水资源与环境影响评价的重要前提。抽水试验是准确获取水文地质参数,且对地下水进行定量研究的重要手段之一,因其操作简便且具有明确规范而被广泛应用于地质、环境、水利等相关行业。因此,开展抽水试验理论模型和参数反演方法的研究对于完善和建立井流动力学理论具有重要的意义。通过调研现有相关研究发现,尽管前人在抽水试验井流动力学理论模型和野外试验的基础上对抽水过程中水位降深变化规律展开了深入研究,但现有经典模型与试验规范均基于共同的假设:抽水流量是恒定的。然而,在实际野外试验过程中,由于含水层复杂特征、试验设备差异及人为操作等因素的影响,时常出现变流量抽水试验现象,现有的经典理论模型难以刻画,亟需构建变流量条件下井流动力学理论模型。尽管现有的变流量理论对流量形式进行了探讨,但对于其诱发因素的影响及野外应用的研究还十分有限。因此,针对变流量抽水试验这一实际问题,仍有以下科学问题亟需解决:1)考虑含水层特征影响的变流量抽水试验理论模型的构建与求解。现有变流量模型主要对流量变化形式进行了探讨,对可能造成变流量现象的含水层特征如井储、表皮效应、越流等因素的影响还有待研究;2)阶梯变流量抽水试验反演含水层及井损参数的方法改进。传统阶梯抽水试验要求在完整井中试验,且阶梯流量逐级递增,以上两点限制了其在野外应用范围,亟需对试验方法改进;3)变流量抽水试验参数解译新方法。变流量抽水试验理论模型较经典理论模型更为复杂,传统的参数反演方法不再适用,需要提出基于变流量抽水过程的参数反演新方法;此外,经典理论主要针对含水层渗透系数和储水系数的解译,而高精度的含水层特征刻画还应对含水层中其它特征参数进行定量求解。围绕以上科学问题,本文依托现有变流量抽水试验理论模型,结合野外实际变流量抽水试验案例,构建三种形式变流量抽水试验理论模型和提出新的参数反演方法,揭示变流量及其诱发因素对水位降深变化规律的影响机制。主要的研究内容与结论如下:（1）分别建立了考虑含水层因素影响的线性衰减和指数衰减变流量抽水试验理论模型,提出了变流量过程对水位降深变化影响的定量刻画指标,探究了井储效应、表皮效应、越流对变流量抽水过程水位降深的影响机制。线性衰减和指数衰减变流量抽水试验在抽水初期均会造成水位降深先增大后减小再增大的“三段式”波动现象,与定流量抽水试验持续增大的水位降深在初期有显著的差异。此外,考虑井储效应的抽水试验初期水位降深明显小于不考虑井储的情形;不同的表皮特征将对抽水井附近的水位降深起到增大或减小的影响,对远离抽水井的非表皮区域的水位降深影响较小;越流对抽水初期的水位降深无影响,但减小抽水试验后期水位降深大小且使得抽水后期水位趋向稳定状态。（2）针对固化的阶梯流量抽水试验流量形式和完整井的限制条件,本文在传统的试验方法基础上,提出非完整井非线性增长阶梯变流量抽水试验模型。传统阶梯抽水试验要求的连续四个递增的抽水流量以及在完整井中试验,极大的限制了野外试验的开展,因此本文拓展了阶梯流量抽水试验的流量变换形式,并将完整井试验要求延伸至非完整井中,同时明确了流量变化和非完整井结构对抽水过程水位降深及井损值的影响机制,结果表明:引入流量差系数来定量表征因流量不规则变化而引起的井损误差,可以有效提高参数反演的精度;在XY001钻孔进行非完整井阶梯流量抽水试验,理论模型计算结果与实测结果拟合精度RMSE可达0.12;在富水性较好地含水层,适当减小滤水管的长度可有效减小井损值,提高抽水井的有效效率。总之,围绕阶梯流量抽水试验的形式和完整井结构的改进,能为抽水井的工艺参数设计及试验过程提供定量的理论支撑。（3）针对变流量抽水试验理论模型中多个参数同时反演的问题,提出了利用粒子群优化算法（Particle swarm optimization,PSO）的参数反演新方法,同时探究不同粒子群数量对搜索结果精度的影响。由于变流量理论模型包含表皮、越流、井损等多个水文地质参数,传统方法难以解决多参数反演问题。为此,本文通过将模型求解的水位降深半解析解与粒子群优化算法结合,以计算水位降深与实测水位降深之间的均方根误差（RMSE）为目标函数,定量识别参数反演的精度。以YLW02水文地质钻孔开展的指数衰减变流量抽水试验为例,应用PSO优化算法进行含水层参数反演,其拟合精度RMSE从定流量模型的1.45降低至变流量模型的0.03。此外,对于多参数问题,PSO初始粒子在40-80之间均可获取较高的精度值。综上所述,本文主要围绕三种形式变流量抽水试验理论模型构建和参数反演方法研究,涉及单落程线性衰减变流量、指数衰减变流量和非完整井阶梯变流量抽水试验,利用解析计算、场地试验等多种研究手段,深入探究了变流量抽水条件下井筒附近渗流规律及参数反演的新方法。本文研究成果不仅丰富了井流动力学理论,还为含水层水力参数反演方法研究提供了新思路。