含水介质的空间分布的复杂性和随机性是准确模拟地下水状态的瓶颈,本研究重点探讨基于地质统计学方法的水文地质结构模型和地下水流数值模型的建立。本文首先综述了相关领域的研究进展,简单的论述了传统地质统计学概念和基本方法,在此基础上,较详细介绍了基于转移概率地质统计学方法和程序,编写了简单实用的程序运行界面。本文的重点之一是将该方法应用建立约 14×104km2面积的华北平原,对研究区内约800 个钻孔资料的岩性进行概化和分类,确定了模型剖分单元为 4000*4000*2M,计算各种岩性间不同距离下的转移概率和马尔科夫链,利用序贯指示模拟技术建立了华北平原的 100个水文地质结构模型。对模型尺度效应进行了分析,并对模拟结果进行了交叉检验,结果表明模型的拟合度在 75%以上。此外,还运用专业绘图软件 Tecpolt 对结构模型进行了可视化处理。本文的另一个重点是将随机水文地质结构模型与地下水流数值模型整合,寻找结构与MODFLOW2000 程序接口;根据不同地貌单元和不同深度,赋予岩性不同的水文地质参数,探讨了与 VM、GMS、以及源程序的可连接性;基于随机水文地质结构建立了华北平原随机地下水流模型,并对水流模型结果进行了统计分析,计算绘制了平均等水位线图,等水位方差图,分析了造成误差的可能原因,以及应当增加研究深度的方法。最后,建立了华北平原南水北调方案下的地下水预测模型,统计分析了方案下华北平原水位变化情况,漏斗局部地区水位恢复较大。宁柏隆地区水位恢复 7 米的概率达到了 90%以上,沧州,衡水地区漏斗中心水位上升 10 米以上的概率为 95%。本研究表明,运用地质统计学方法可以更准确地描述大区域、复杂的水文地质结构,与地下水流模型整合,建立随机数值模型,从概率统计的角度分析地下水资源情况。