海水—地下水的相互作用会明显地影响滨海地区的地下水流动,同时会引起各种水文地质、工程地质问题。例如地下水资源枯竭、泉水消失、海水(咸水)入侵、地面沉降、地面(岩溶)塌陷、土地沙漠化、地下水污染造成的水质恶化,甚至引起生态环境的退化等。海潮引起的地下水水位波动以及地下水与海水交换量的研究,对于了解滨海地区水环境演变和地下水开发利用均具有重要的意义。本文考查了一个海底含水层,该含水层表层直接与海水接触并在水平方向无限延伸,在模型的概化过程中,还用到了一些假设条件,如忽略咸淡水的密度差效应,沉积物含水层中水流为垂直一维流且服从达西定律等。在此基础上建立了描述该系统中地下水水头随潮汐波动的数学模型,推导得出了含水层水头以及地下水与海水交换量的解析解,分析得到了渗透系数、贮水率、沉积物厚度以及等水文地质参数对地下水头波动以及海水与地下水交换量的影响规律。在推导出解析解的基础上,讨论了含水层底部水头以及不同深度处的水头波幅和相位差随各水文地质参数的变化情况。研究结果表明,随着Te和渗透系数的减小,深度和贮水系数以及沉积物厚度的增大,会加强水头波幅的衰减,增加水头波动的滞后。基于本文的含水层系统模型和解析解,我们对山东省莱州湾海庙地区的海潮波动和地下水头动态观测资料进行了应用研究。本文利用最小二乘法确定了实际海潮周期主要分量的波幅和相位,得到多分量情况下的水头波动以及交换量的解析解,并将多分量情况下的水头解析解与观测值进行了拟合对比。结果表明,交换量与海潮荷载系数呈负相关关系,与渗透系数、贮水率以及沉积物厚度呈正相关关系。最后,利用观测数据和解析解拟合值分别计算了一个月时间内地下水与海水交换量的值,并进行了分析比较。