长期以来，开采井井中水位的计算一直是个难题。若无法精确地计算出开采井井中的水位，一方面无法精确地计算出开采井开采作用下的流场，另一方面无法充分利用已有的开采井井中的动态数据，而需另外设置专门的观测孔来获取数据。故对于开采井井中水位计算方法的研究已经越来越多，目前在数值模拟中，对井孔的刻画基本上都是引用“热传导”中的“线汇”理论，需要人工预先给定线汇的流量或水头的分配，存在着一定的缺陷。本文详细分析了抽水时井孔中的抽水机理以及井孔－含水层之间的关系，创新地提出从井孔中抽出的水量并不等于含水层中进入井孔中的水量，两者存在着本质的区别，但两者又相互联系，从井孔中抽出的水量决定了含水层中进入井孔中的水量，而含水层中进入井孔中的水量又影响从井孔中抽出的水量的多少，井孔中的水位变化是由从井孔中抽出的水量和含水层中进入井孔中的水量共同作用的结果。 本文首次提出井孔与含水层属于不同的系统，水流在井孔中属于纯液体的流动，而在含水层中地下水流动是属于渗流。创新性地引入速度势函数的概念，利用流体力学理论中的液流方程，建立了三维井孔液流数学模型，结合所建三维含水层渗流数学模型，最后建立了井孔－含水层耦合模型。此模型考虑了井孔的有效半径和抽水泵点放置的位置，只需给定抽水泵的抽出的水量，就可以计算出开采井中的水位变化和从含水层中进入开采井中的流量以及含水层中的水位变化，反映出井孔中的速度势场和含水层中的渗流场。 本文运用传统的迦辽金有限元方法求解模型，详细推导了基于四面体单元的三维井孔模型和三维含水层模型的数值求解过程，以此为基础用FORTRAN语言编制了井孔液流数值模型、含水层渗流数值模型以及井孔－含水层耦合数值模型的计算程序，并通过结果绘图分析，表明了数学模型的建立、数值模型的求解以及计算程序的设计和编制是可行的。本文成功的解决了以下几个难题： 1.含水层中进入井孔中的水量的计算。开采井与含水层是通过井壁进水段联系在一起的，我们可以人为控制从井孔抽出的水量，那么从含水层进入井孔中水量的计算是计算开采井井中水位的关键，也是井孔－含水层耦合的必备要素，本文通过井孔模型的迭代求取了井壁进水段处的势函数，通过势函数求取相应的进水量； 2.开采井井中水位的计算。抽水时，从井孔中抽出的水量并不等于从含水层通过井壁进入开采井中的水量，导致开采井井中水位是一个不断变化的值，若抽出的水量大于进入的水量，则开采井井中水位呈下降趋势，若抽出的水量小于进入的水量，开采井井中水位就会呈上升趋势。通过计算出相应的井壁进水量，人为控制抽水量，就可以计算出开采井井中的水位； 3.开采井外井壁和含水层水位的计算。井孔与含水层是两个不同的系统，位于含水层的开采井外井壁水位并不等同于井孔中的水位，外井壁水位必须高于井中水位，含水层中的地下水才会进入到开采井中，这好比一个由开采井井壁进水段把开采井和含水层连通在一起的连通器，如果连通器两侧没有水头差，水流是不会流动的，本文将井壁进水段的水量作为含水层模型的流量已知边界，计算出开采井外井壁水位和含水层渗流区中的水位； 4.临界抽水量的计算。在井中同一抽水泵点抽水，当进入井中的水量小于抽出的水量，井中水位下降，相反则井中水位上升，由此可知，在同一抽水泵点，必然存在一个临界的抽水量值，使井中水位处于平衡，本文通过耦合模型程序可以反求出此临界抽水量。 5.对抽水泵点的处理。抽水泵抽水点在井孔中的放置位置往往会直接影响井孔的进水量，本文将抽水泵点作为势函数已知的节点，且通过模拟得出，将抽水泵点置于井壁进水段与上部非进水段交界出时，抽水效果最好，此时抽水泵点可以调动整个井壁进水段处的速度势，增大了进水量，把抽水泵点置于井壁进水段时，调动的程度次之，而置于上部非进水段时，调动程度最差，本文用井孔中的抽水剖面图较好的反应出此现象； 6.对井孔－含水层模型的耦合。本文利用流体力学和多孔介质流体力学理论分别建立井孔液流模型和含水层渗流模型，再通过井壁进水段水量，实现了井孔模型和含水层模型耦合。该模型可以计算出不同时段、不同抽水量、不同抽水泵点下的开采井中的水位、井中任意一点的势函数、井壁进水段处的任意一点的进水量以及含水层中任意一点的水头值。