沈阳市是我国以地下水作为主要供水水源的典型城市之一。多年的过量开采所引发的地下水位下降、漏斗外扩、浅层井被疏干和水污染加重等环境地质问题，一直为众多国内水专家所关注。进入20世纪80年代中期以来，由于城市计划用水与节约用水力度的加大，城市规划中心区产业结构的调整，工业用水量的减少，取用地下水的数量与时空分布上有了新变化和新特征，加之浑河南岸高新技术产业区(浑南新区)开发建设，致使区内地下水系统的输入与输出等特征对此做出了相应的响应。因此，建立一种能够合理开采利用并最大限度降低环境负效应的水资源优化配置模式具有重要的现实意义。 本项研究主要开展的工作包括：地下水系统水流数值模拟与预测，地下水利用优化配置方案的建立，地下水水质现状分析与综合评价和建立区内环境水文地球化学场与地下水中氮转化的相关关系体系。 本论文的主要特色有： (1)在综合分析大量资料基础上，首次从地下水系统的角度，阐述了研究区控制地下水系统的主要因素，地下水系统的结构特征、功能特征和水力特征； (2)建立地下水系统分布参数数学模拟模型，运用实测资料对模型识别与验证，计算出地下水系统的资源量，本次地下水流数值模拟所使用的AQUA3D软件国内未见相关报导； (3)本次对已建立的地下水系统状态模拟模型，所采用的模型分解技术是：求出非线性响应矩阵，再利用迭代解法将非线性响应矩阵用一系列线性响应矩阵来叠加，生成二级混和响应矩阵，在此基础上，建立以控制区内局部地段地下水位持续下降与降落漏斗扩展，提高研究区地下水资源利用率，控制己污染的地表水体对地下水的污染以及满足新建城区市政供水需求为目的的水资源优化模型，计算与生成水资源优化配置方案； (4)本次对地下水水质现状分析与评价，首先运用模糊聚类法进行聚类分析，然后采用模糊综合评价法进一步对聚类中心作综合评判； (5)在对地下水水质现状分析与研究的基础上，建立区内环境水文地球化学场与地下水中氮转化的相关关系体系，提出了锰离子浓度场与含水层的岩性组合控制着本区域地下水中氮的存在形式的新认识。