地下水是海河流域最重要的水资源，影响着人类社会和生态环境的可持续发展。在气候变化和人类活动影响下，地下水超采已经引起了生态环境破坏等一系列问题。降水作为地下水的重要补给来源，很大程度上决定着地下水资源总量以及可更新量。虽然人类活动，例如农业种植，对地下水影响十分剧烈，但农业管理措施也会随降水变化而调整。因此研究地下水动态对降水变化响应，是地下水科学管理、可持续利用的基础。地下水以基流的方式转化为地表水，准确估计基流量对于正确分析流域水均衡、地下水动态十分重要。　　 本文从区域上分析了海河流域平原区降水变化趋势、突变特征，长相关持续性。利用主成分分析法揭示了河北平原典型水位动态特征以及主要影响因子。以海河流域山前平原典型区域栾城县为例，定点系统分析了1950～2009年60年问的降水特征。分析不同时间尺度的降水频率特征，雨量、雨强变化特征以及年内降水分配的变化。利用时间序列分析方法对各月份、年均降水的周期、趋势、突变等特征进行了分析。研究了1980～2008年代际、年、月及作物生育期多个尺度上的地下水位动态特征，并与相应时期的降水特征比较，结合地表水、农业开采等信息，探讨了地下水动态对降水变化的响应机制。在此基础上利用VisualMODFLOW软件建立了研究区地下水系统数值模型。利用数值模型对不同降水情景下的地下水动态进行模拟分析，系统比较了研究区地下水动态对不同降雨年型降水的响应特征;对降水在不同年内分配特征的响应特征。预测模拟了未来19年丰、枯情景下地下水位动态。借助基流研究资料较完备的加拿大NewBrunswick省的典型小流域的观测数据，结合数字滤波和电导率质量平衡方法，进行了基流分割研究。论文为海河流域以及许多具有相似地下水条件地区的地下水资源管理决策提供了科学依据。　　 本研究获得的主要结论如下:　　 1.区域上降水变化趋势整体上经历了先增加后减少的过程，增加趋势的持续时间由太行山前向沿海和燕山山前方向递增。区域平均降水主周期尺度为3、15、24年。降水和农业开采以及地下水位埋深的时空分布是决定地下水埋深动态特征的主要控制因素。　　 2.栾城县多年平均降水485.2mm，最高872mm（1963，1996年），最低237mm（2002年）。50％保证率降水为463mm，低于平均降水。每年6～9月降水占全年的75.8％，其中7、8两个月占全年的55.3％。丰水年8月降水量最大，平水、枯水年7月份降水最多。年均降水主周期尺度为3年、7年、14～15年。从2009年起，降水在主要周期尺度都进入丰水期。各月和生长季的周期不稳定。趋势分析表明玉米生育期（6～9月）降水量与年均变化相似，1960s后期至今处于下降趋势。其下降趋势是由8月降水的下降趋势所致。小麦全生育期（10～次年5月）从1960s后期进入下降趋势持续至今。返青灌浆期（3～5月）在1980年以后逐渐上升。突变分析表明小麦播种出苗期（10～11月）降水量在1973年前后发生下降突变下降，突变前后月平均降水减少约15mm，3、5月份降水量分别在1955、1985年发生上升突变，突变前后月平均降水分别增加4.2mm和12mm。年代平均降水量在1950年代最大为529mm/a，从1950s至1980s逐渐下降至最低值437mm/a，从1990s至2000s年代又成回升趋势。1950～2009年平均日雨强成下降趋势，平均每年下降0.086mm/d。　　 3.地下水流场分析表明近29年来地下水流场整体趋势并未改变。1980～2008年间，地下水位在东明渠、汶河沿岸以及农业污灌区下降最少，约20m左右。北部、东部边界地区受石家庄漏斗、赵县漏斗影响区水位下降最多，约30m。丰、平、枯年份地下水流场基本一致，并都在西部侧向补给边界、汶河沿岸形成了高水位区。河道附近地下水位随丰枯年份波动最大，北部石家庄漏斗附近始终是水位下降最多和上升最小的地区。近29年来代际平均，以及丰、平、枯各年型的多年平均年内地下水位动态都基本相似。一般每年3～7月为水位下降期，累计下降1.69m，8月～次年2月为水位恢复期，累计回升0.83m。　　 4.MODFLOW模拟结果显示，若降水恢复到上世纪1950s～1960s水平，则可支持现有的农业种植，而保持地下水水位不再下降。若仍然维持近20年降水水平，则地下水位将继续大幅下降。　　 5.用电导率质量平衡法计算的短期基流量率定数字滤波方法中的参数，可大幅提高后者的准确性，从而使数字滤波方法于长期基流分割应用中得到更可靠的结果。