流经青海省、甘肃省和内蒙古自治区的黑河是我国西北地区的第二大内陆河，有着极其重要的战略地位。但是黑河流域的水资源处于供给难以满足需求的状态，特别是中下游地区还极度干旱。中下游之间的用水矛盾已存在了相当长的一段时间，矛盾不仅存在于经济用水和生态用水之间，还存在于不同行政区之间，如甘肃和额济纳。虽然从2000年8月开始实施了国家分水方案，但并未完全解决这些问题，并且由于调水出现了新的水资源利用方式，会促使生成新的黑河流域水循环模式。因此，构建适用于黑河流域、能模拟现行调水行为的地下水模型对于研究黑河流域水资源配置和开发利用有重要的支撑作用。本论文在分析黑河流域自然地理、社会经济水资源利用状况等基础上，梳理了黑河流域水资源的供需形势及存在问题，从实际出发，选择黑河主要的径流利用区——中游建立地下水数值模拟模型。以能充分反应研究区真实情况为原则建立水文地质概念模型，用最新版本的Visual MODFLOW2011搭建数值模型，充分利用其新特性的子程序包更好地模拟各水资源要素。特别是单独地模拟了黑河干流中游河段，避免了以前的研究拆分河段造成的不精确性；且模型可以计算出正义峡出流，能为黑河流域水资源配置研究提供有力支撑。利用实测水文地质、气象、水资源利用等资料对模型进行识别，采用手动和Win PEST相结合的方式拟定模型参数。分别从观测孔水位和正义峡流量过程与实测数据的拟合状况验证了模型的可靠性。基于1995-2000年模型计算的水均衡结果，分析了研究区地下水的补排关系，且分析了含水层储水量的变化趋势；并从模拟结束时段地下水水位及埋深分布分析了研究区地下水的运动规律。为进一步探究黑河水资源配置问题，用已验证的黑河中游地下水模型模拟2001-2006年实际调水情景。通过分析计算结果，找出了导致实际调水中“越丰水越难完成任务”现象的主要原因，即在丰水年地下水补给河道的水量较枯水年急剧减少，为优化黑河流域水资源配置提供了科学依据。