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郑州市地下水开采占全市供水量的三分之二左右，人均水资源量仅有212 m3，不足全国人均水资源量的十分之一。自20世纪八十年代以来，随着经济和社会的发展，郑州市水资源开发利用过程中的供排关系发生了较大变化，用水需求量迅速增加。地下水的不合理开发利用已引起地下水位持续下降，形成了郑州市中心城区(须水、沟赵)，新郑城区(和庄镇)等大型降落漏斗，同时引发了部分地区含水层疏干，地下水水质恶化等一系列生态环境问题，使郑州市水资源供需矛盾加剧。
本文在广泛阅读国内外相关文献的基础上，收集、整理及分析气象、水文、地质、地貌，水文地质和地下水开采利用现状的基础上，利用GMS中的SOLID模块，建立了郑州平原区第四系含水层的三维地质结构和水文地质概念模型。基于三维地质结构模型刻画的介质特征，结合边界条件和源汇项等条件，利用GMS中的MODFLOW模块建立了研究区地下水数值模型。把研究区概化为6层非均质，各向同性的三维非稳定流地下水系统。利用1956年-2000年多年平均降雨和蒸发等资料建立了研究区的稳定流模型，模拟确定模型的初始渗流场。利用2005年5月-2006年4月的数据资料建立非稳定流模型，识别含水层结构的渗透系数、给水度、储水系数以及各源汇项等。最后利用2006年5月-2006年12月水位动态资料对模型进行了验证。结合郑州市降雨特点，考虑南水北调来水对地下水的影响，以及已有开采水源地，应用验证后的数值模型模拟分析了郑州地下水合理开采方案，得出以下结论：
(1)在系统收集气象，水文、地质、地貌、地下水开采状况以及地下水位动态等资料的基础上，分析了郑州平原区水文地质条件。分析认为郑州平原区主要由黄河、贾鲁河和双洎河冲洪积扇组成；从西、西南到东，东北，含水层厚度逐渐增大，层次增多，沉积颗粒由粗变细；主要含水层岩性为砂卵石，砂砾石和砂。地下水的主要补给来源为降雨入渗，侧向径流补给；主要排泄为人工开采、侧向径流排泄和蒸发。地下水总的流向是由北向南、由西向东径流。
(2)基于研究区近300个水文钻孔资料，结合研究区的水文地质图，地貌图，水文地质剖面图和开采深度，将研究区垂向400m深度分为六层，遴选出各含水层的底面标高，运用GMS中的2D Scatter Point、TIN以及SOLID模块建立了研究区的三维地质结构。含水层的上边界为潜水面，研究区东、南、西为流量边界，黄河刻画为交换边界。
(3)根据三维地质结构把模拟区垂向剖分6层，共有有效模拟单元格32574个，有效模拟范围为2675km2。
(4)研究区模拟期内地下水总补给量为58980.35×104m3/a，总排泄量为60043.06×104m3/a，均衡差为1062.70x104m3/a，模拟期2005年5月.2006年4月为负均衡。识别后的水文地质参数分别为：降水入渗系数为0.01-0.5，给水度为0.01-0.25，比弹性储水系数为0.0001-0.0025m-1，渗透系数为0.01-75m/d。
(5)研究认为综合运用MapGIS，SURFER，ACCESS等软件，运用GMS软件中的SOLID-MODFLOW模块以及充分利用GMS软件的概念方法建模和网格建模，实行两者方法的有机结合，大大减少了建模和调参的工作量。
(6)综合运用地下水过程曲线拟合，流场拟合和地下水均衡分析外，以及运用地下水动态资料对模型进行了验证，可以提高模型的仿真度。
(7)在分析郑州市降雨特征，南水北调影响下以及已有开采水源地开采状况，结合郑州地下水开采过程中存在的环境地质问题，提出了未来10年三种地下水开采方案：Ⅰ.在现状开采条件下，按每年增加O.5％的开采量开采：Ⅱ.2010年南水北调中线对郑州平原区供水，在郑州，新郑，中牟浅，中深层实行停采地下水，总停采9600x104m3/年；Ⅲ.在综合开发北郊水源地和九五滩水源地的基础上，北郊水源地增加开采3650x 104m3/年，九五滩水源地增加开采1825x104m3/年，同时在郑州和新郑停采浅层地下水5475x104m3/年。
三种开采方案预测结果表明：方案Ⅰ条件下郑州平原区地下水位普遍下降，漏斗区面积逐渐增加，此种开采方案不能保证水资源的永续利用；方案Ⅲ可以短期作为研究区的地下水开采方案：从长远意义来说，方案Ⅱ更有利于研究区涵养地下水资源，防止漏斗区的继续扩大。