由于天津平原区区域地质条件的复杂性,准确地刻画深层地下水开采量与地面沉降量的关系,并建立一个长序列的地下水流-地面沉降耦合模型对于天津市平原区地下水资源管理及地面沉降的合理控制具有重要的指导意义。本文针对原11年天津平原区地下水流-地面沉降耦合模型中存在的关于随时间延长,模型是否能够可靠、精确(粘土层垂向渗透系数变化)的问题,建立了长序列地下水流-地面沉降耦合模型,并通过修改MODFLOW源程序,改进了粘土夹层垂向渗透系数为定值的部分,并与修改前的模型结果进行对比分析。研究成果如下:(1)在充分理解MODFLOW与SUB程序包的基础上,修改了 SUB源程序中垂向渗透系数为定值的部分,并以一个简单的算例为例,验证了模型中粘土夹层中的垂向渗透系数达到了随着有效应力的变化而变化的效果。(2)建立了 1998～2012年的地下水流-地面沉降耦合模型,经过开采量的反演,水流与沉降部分的识别验证,证明了长序列数值模型的可靠性。经数据显示,反演后的年均开采量为7.85×108m3/a,小于定额开采量,大于统计开采量,反演结果较真实可靠,解决了无法准确估算地下水开采量的问题。(3)分别建立了不同程度开采量的地下水流-地面沉降耦合模型,得到各区县深层地下水平均开采量与承压含水层沉降量的关系。结果显示,当开采量在一定范围内时,地面沉降速率较缓,当超过某一值时,地面沉降速率明显增大。此相关关系可为控制天津市平原区各区县地面沉降,合理开采地下水资源提供一定指导意义。(4)粘土层的垂向渗透系数只有在水位不断的低于历史最低水位时,才会随着时间的延长而不断减小,因此在保证模型逐年处于负均衡的状态下,延长模拟时间,对比程序修改前后的计算结果。结果显示,在修改后的模型中,粘土层的垂向渗透系数、压缩释水量以及沉降量都在随着有效应力的增加而不断减小,并且在原地面沉降较严重的地区,垂向渗透系数的变化对该地区压缩释水量及沉降量的影响较大。