1.地下水運動的數學模型
根據地下水系統概化，格爾木河流域平原區地下水系統是壹個獨立的水文地質單元，其概念模型是壹個準三維地下水流系統。
地下水流系統的數學模型可描述如下。
上層潛水含水層的地下水流微分方程:
柴達木盆地地下水資源及其環境問題調查與評價
下部承壓含水層的地下水流微分方程:
柴達木盆地地下水資源及其環境問題調查與評價
其中包括:
柴達木盆地地下水資源及其環境問題調查與評價
其中:H1，H2，HR，HS，Hf，分別為潛水位、承壓水位、河流水位、泉(沼)溢高程、地形高程；H1b、H2b、H10和H20分別為潛水含水層和承壓水含水層的第三邊界參考水位；潛水和承壓水含水層的初始水位；K1，t分別為潛水含水層的滲透系數和承壓含水層的導水系數；σ′為潛水與承壓水含水層之間的溢出系數；β1，β2，分別為潛水含水層和承壓水含水層的第三類邊界流量增量系數；μ，μ *，分別為潛水含水層的給水量和承壓含水層的蓄水系數；Q1i、Q2i分別為潛水井和承壓水井的產量；Q10、q20分別為初始條件下潛水與承壓含水層邊界的單寬流量；WR和WS分別是河流與潛水含水層之間的水交換強度，泉水和沼澤與潛水含水層之間的水交換強度；Qr、WRmax、BR、γ，分別為河流流量、河床極限滲漏強度、河床水面寬度和河床漏水系數；HS，α，分別為泉水(沼澤)的溢流高度和溢流系數；E0(C，t)和E(x，y，t)分別為礦化水面和潛水含水層的蒸發強度；δ 0、δ、m分別為潛水的極限蒸發深度、潛水面埋深和包氣帶巖性蒸發特征指數；n是邊界外的法線方向；g是計算面積；γ 3是第三邊界；F1(x，y)，f2(x，y)，f3(x，y)分別是河床和泉水(沼澤)的分布函數。
二、河流流量的數學模型
描述河流流動數學模型是
柴達木盆地地下水資源及其環境問題調查與評價
其中:Qri(l，t)為第I條河流的流量；Qri0(t)為I河的流入量；Qrj(t)為第J條支流的流入量；WR，BR(l，t)分別為河床滲漏強度和河床水面寬度；l和lj分別是河流流量的長度和第J條支流流量的長度；δ(x)是壹維狄拉克函數。
3.水資源數學模型的離散與求解
(1)分裂和分離粉末
地下水系統數學模型的劃分。空間劃分選用矩形格網，底圖采用高斯-克魯格地理投影圖。坐標方向與千米網平行，水平方向劃分為1000m×1000m等距段，劃分網格與千米網壹致。豎向分區采用非等距分區，自上而下采用四個空間面作為豎向分區面:地形高程面、潛水含水層底面、等效潛流底面(潛水含水層底面平行下移10m)、隔水底面(礫石平原區潛水含水層底面、細土平原區中承壓含水層底面、鹽殼湖沼區在地表以下250m時間離散步長取自然月。因此，南北方向有112個網格，東西方向有72個網格，平面上有5197個有效矩形網格。
河流數學模型的劃分。首先，對研究區內的水系(包括格爾木河和泉基河的幹流)進行分段，各河段交匯處只有支流流入或流出。基於含水層劃分的網格，河流曲線用千米網折線近似，因此將水系劃分為21段，整個水系劃分為442個“河元”折線段。
在地下水數學模型中，空間離散采用中心節點差分，時間離散采用後向差分，並建立相應的差分方程，即地下水數值模型。采用歐拉折線法構造河流數學模型的計算格式，從源頭到下遊依次遞推計算各河流要素的流量。地下水數值模型和河流數值模型相結合，形成研究區水資源數值模型。
(二)計算軟件的選擇
水資源數值模型計算采用地下水數值計算通用Modflow計算程序，選用瑞士蘇黎世工業大學開發的處理Modflow Pro (PM)集成軟件系統，包括模型預處理、細分、插值、模型計算、數據錄入、繪制各種曲線和等值線等前處理和後處理功能。
從柴達木盆地構造模型數據庫中提取水資源模型的空間和地層屬性數據(特別是地層空間結構數據)，構造成PM要求的矩陣數據格式，然後轉入PM進行排序和計算。
(3)仿真軟件的自適應校正
在PM軟件系統使用的Modflow模擬程序中，地下水蒸發模塊是線性蒸發模型，研究區地下水蒸發與埋深的關系是高度非線性的。由於蒸發因子在地下水循環中占有很大比重，直接使用線性模塊會造成較大誤差。
因此，采用Modflow蒸發模塊程序來適應非線性蒸發模擬；重寫後，Fortran Modflow模擬程序被重新編譯，然後連接到PM集成軟件系統。改進後的Modflow模擬程序大大提高了淺埋區地下水蒸發量和埋深的計算精度，提高了水資源模擬計算的模擬程度。