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大区域研究区由于涉及范围大、水文地质参数复杂多变，一直是进行地下水数值模拟的热点和难点。针对大区域地下水模拟的特点，在MPI环境中对Krylov子空间GMRES（m）算法的并行性进行分析，提出基于区域分解法的并行实现策略，并对不同的预条件子的加速效果进行比较。数值实验结果表明：并行GMRES（m）算法在求解大区域三维地下水模型时可以显著的加快求解速度，且具有较好的可扩展性。另外，Jacobi预条件子与GMRES算法的组合具有更优的加速比和执行效率，是一种求解大型化、复杂化地下水水流问题的可行方案。