北京市地下水开采量占全市供水量的 2/3 左右,是国际上为数不多的以地下水作为供水水源的大都市之一;同时北京又是个缺水的城市,人均年占有地下水量不足300m3。自 1999 年以来,由于持续干旱、用水量不断增加,加剧了水资源紧缺状态,使水环境问题更加突出。建立地下水数值模拟模型来定量研究北京地下水资源,从而为合理调度地表水和地下水提供必要的决策支持已显得尤为迫切。本文在收集、整理及分析北京平原区的气象、水文、地质、地貌、水文地质和地下水开发利用等资料的基础上,运用 GMS 建模软件建立了北京平原区第四系含水层的地下水流数值模拟模型。在建模的过程中,利用软件绘制了能够反映研究区含水层结构的实体模型(Solid 模型),根据对含水层结构的认识以及方便软件的建模需要,对含水层的结构进行了概化。模型的上边界为潜水自由表面,下边界为第四系底界;研究区西北东三面山区和平原区边界概化为流量边界,东南行政边界概化为通用水头边界(第三类边界)。模型概化为 5 个连续的非均质、各向异性、空间三维结构、非稳定流地下水含水层。利用 1995 年的水文资料建立了稳定流模型,识别了含水层的渗透系数和含水层结构概化的合理性;利用 1992 年水文资料建立了非稳定流模型,识别了含水层的给水度和储水系数;利用 2000 年的水文资料对模型进行了验证。得到的模型能够反映北京平原区第四系地下水流的特征,可以利用模型对流场进行有效的预测。在分析北京地区降雨规律以及未来开采地下水形势的基础上,本文提出了水源地三种开采地下水方案。运用本次所建立的模型对三种方案进行 10 年模拟期的流场预测。本论文的课题研究中,首先建立稳定流模型然后以此为基础建立非稳定流模型,这在建立地下水模型时避免了直接建立非稳定模型多参数识别(渗透系数、给水度和储水系数一起识别)的不便。建立的地下水非稳定流模型可以有效预测地下水动态,从而对地下水资源进行评价。考虑到不至于由于地下水位下降而引发各种环境地质问题,北京主要地下水供水源地今后应至少降低 2000 年开采量的 30%进行地下水开采。