在分析研究福州市温泉区及周围的地形地貌、地质构造、水文地质条件的基础上，对地热井分布、流量、水位、地下热水开采的历史与现状以及对地面沉降的表现、规模、分布规律进行了深入的调查；分析了地下热水历年水位、水量动态变化特征，并探讨地下热水与地面沉降的相关关系，结果表明过量开采地下热水是导致福州市温泉区地面沉降的主要原因。通过对研究区复杂水文地质与工程地质条件进行概化，建立了地下水的非稳定三维流仿真模型和地面沉降固结模型。两者通过含水层的水位内在联系耦合在一起，并根据研究区水文地质条件及抽水试验资料，结合大量的水位观测序列资料及地面沉降观测资料对模型进行调参，标定地下热水运移的三维有限元数值模型，所建模型可以对地下水水位及地面沉降同时进行模拟预测。同时采用IDL（Interactive Data Language）软件工具，利用其强大的图形处理及数据分析功能，实现地面沉降预测结果三维动态模拟，较为全面地揭示了福州温泉区地面沉降的特点。同时，根据已有的地面沉降观测资料及相关地质资料，建立了基于灰色系统理论的地面沉降预测模型，利用此模型可对福州市地面沉降进行预测。针对福州温泉区地面沉降发生、发展的特殊的地质背景，提出了相应的防治对策。研究成果对于进一步揭示福州温泉区地下热水动态特征，对于福州地区地下热水资源合理开发利用，有效控制地面沉降具有重要的实际意义。所建模型可推广应用于类似水文地质条件的地下水的水位、水量动态预测，以及相应的地面沉降研究。