自上世纪五十年代以来,为了满足工农业和生活用水需求,包头市地下水的开采强度不断增大,导致地下水降落漏斗持续扩大,地下水资源严重超采。与此同时,包头市地下水亦遭受越来越严重的污染。地下水超采和污染已严重影响包头市的生态环境和社会经济的可持续发展。开展以恢复地下水位,修复污染地下水为目标的研究和治理工作对包头市的可持续发展和生态文明建设至关重要,刻不容缓。本研究在收集大量资料,分析包头市水文地质特征与地下水运动规律的基础上,采用MODFLOW建立该地区三维非稳定地下水流模型,利用实测资料识别并验证模型,模拟在开采条件下该地区地下水的流动与循环规律,进而制定地下水资源恢复方案。研究首先从水的来源和地下水赋存条件与动态特征等方面分析包头市开展地下水资源恢复的可行性,建立含水层结构模拟和地下水水流的概念模型并对模型进行识别和验证。模型识别和验证的地下水水位拟合结果较好:识别时期观测井水位拟合误差均小于1m,验证时期观测井水位拟合误差均小于2m。水均衡计算结果显示:潜水和承压水均为负均衡,反映了包头市地下水实际情况,说明经识别和验证的模型,可用来预测未来包头市地下水流场的变化趋势。然后结合包头市的实际情况拟定6种不同的地下水恢复方案,利用经验证的模型模拟在此6种方案下,地下水流场未来35年的响应情况。结果表明,在现状开采条件下,承压含水层的地下水水位持续下降,降落漏斗面积继续扩大;若禁止工业或农业采用承压地下水,则能明显减小地下水位下降和降落漏斗扩大的速率;若同时禁止工业和农业采用承压水时,降落漏斗不再扩大,但水位恢复缓慢;若在禁止工农业采用承压水的同时进行人工补给,在年均补给3600万m~3时,地下水水位恢复速度明显加快,降落漏斗面积缩小显著,至2050年漏斗中心埋深为36.57m,比2013年水位上升了 7.00m,降落漏斗面积为408.5 km~2,比2013年减少了 141.9km~2。模拟结果表明:为了保证包头市地下水资源的可持续利用,必须采用工程措施,进行地下水人工补给。