受气候和中上游工农业用水量迅速增加的影响，黄河下游来水量大幅度减少。但是随着工农业生产的迅速发展，黄河下游需水量逐年增加，沿黄地区水资源供需的矛盾日益加剧。然而引黄灌区地表水和地下水在时空上却得不到合理调配。一方面，灌区上游指依靠以黄河水为主的地表水灌溉，地下水利用率很低;另一方面，灌区下游由于缺少黄河水补源，灌溉主要依赖地下水，导致地下水位不断下降，生态环境严重恶化。而且目前黄河下游多数灌区灌溉水利用率低于0.5。引黄灌区水资源配置不合理和用水效率低下并存。　　 水资源系统涉及的变量很多，各变量之间关系复杂，并且模拟的过程是个动态过程，系统动力学恰恰具备了处理非线性、多变量、信息反馈、时变动态性的能力。基于系统动力学建立的模型，明确地体现了水资源系统内部变量间的相互关系，用动态模拟来观察系统在不同运行规则、参数输入时表现的行为和趋势。　　 本文以黄河下游潘庄灌区主要粮食作物小麦和玉米为例，利用潘庄灌区内禹城综合试验站大型蒸渗仪和历史文献数据，对Khan等建立的系统动力学模型进行了改进:在田间尺度把水分生产函数加入到模型中，体现作物水分利用效率;在灌区尺度上对地下水补给和渗漏算法进行了改进，以适应区域模拟的需要;然后对Khan等建立的两个模型进行了耦合，用来模拟田间尺度和灌区尺度作物-土壤-地下水的互馈作用;最后在灌区上、中、下游水分利用效率最大化和地下水埋深基本相同的基础上，设计出灌区上、中、下游地表水和地下水合理比例使用的灌溉制度，实现灌区水资源的合理配置。取得的主要进展如下:　　 (1)在田间尺度上分析了土壤-植物-大气连续体(Soil-Plant-AtmosphereContinuum，SPAC)系统动力学特征，即小麦、玉米、棉花土壤水平衡各组成部分及其变化:降雨、灌溉、蒸散发、地下水补给、深层渗漏、地表径流和土壤水消耗或补给。不同灌溉情景下作物-土壤-地下水互馈作用模拟表明:在以禹城站为代表的上游在采用地表水灌溉的同时，尽量多开采地下水，最好采用地表水和地下水联合灌溉模式。　　 (2)在灌区尺度上研究了上、中、下游水资源系统的动力学特征:即小麦玉米、棉花土壤水系统各组成部分:蒸散发、降雨、灌溉、地下水补给、深层渗漏、地表径流和土壤水消耗或补给，为灌区水资源合理配置奠定基础。　　 (3)灌区上、中、下游，无论是采用地下水灌溉还是采用地表水灌溉，随着灌溉量的增加，小麦、玉米ET、土壤含水量基本都呈增加趋势。　　 无论小麦还是玉米，采用地下水灌溉与采用地表水灌溉，地下水埋深有很大不同。采用地下水灌溉，随着灌溉量增加，地下水埋深呈线性增加趋势;采用地表水灌溉，地下水埋深呈现先增加后降低的趋势(潘庄灌区1972年6月开始引水)。无论采用哪种方式灌溉，下游地下水埋深都是最大的，上游最小。与有灌溉条件情形相比、无灌溉条件下地下水埋深是最浅的。　　 在灌区上、中、下游水分利用效率最大化和地下水埋深基本相同的基础上，设计出灌区上、中、下游地表水和地下水合理比例使用的灌溉制度，实现灌区水资源的合理配置。