三峡工程建成运行后30 m的蓄水波动改变了区域水质量平衡,并影响了三峡库区及周边地区的气候循环与地表负荷条件。针对三峡库区不同尺度的陆地水储量变化的模拟与观测研究,有助于更好的理解区域陆地水时空演化规律,为识别与区分陆地水分量与水文要素信息提供重要的校正资料。本文以三峡库区蓄水过程的水文与地球物理环境变化为背景,利用高精度实时蓄水模型,并基于复杂形体正演方法以及负荷弹性理论对地表动力学响应进行精细模拟,并将其作为模型预测数据与地表时变重力数据进行对比与综合分析,为研究地下水渗透分布特征与诱发断层、滑坡体活动及地震等环境效应的关系提供资料和参考。水文模型是估算陆地水储量变化的主要方法,构建高精度动态蓄水模型是精细刻画巨大水体运移的时空特征,以及模拟由此激发区域重力场、形变场及应力场变化的必要基础资料。高分辨率的卫星遥感影像可以记录详细的动态水体信息。本文联合高分一号（GF-1）卫星影像、数字高程以及坝前实时水位等数据,利用归一化差分水体指数与最优阈值分割的方法,准确提取得到了三峡库首区最低与最高蓄水期间的边界分布信息。根据不同尺度的研究目标,构建不同的陆地水模型,可以从不同层面上监测三峡库区的水储量变化。针对库区大尺度陆地水变化,本文基于SRTM-DEM数据构建了不同蓄水水位下的水负荷模型,模型反映了库区库水的总水量变化。针对库首区（宜昌秭归县-恩施巴东县）小尺度研究区,基于GF-1卫星影像构建了高精度动态蓄水模型（淹没面积动态变化）,准确模拟了库区高低水位试验性蓄水期间库水的动态变化。然后,根据复杂形体的高精度正演模拟方法,计算了库区不同蓄水阶段所引起的引力效应理论值。本文还提出了一种简化的多层平板蓄水模型,该方法在大区域计算动态蓄水模型的高分辨率重力与负荷效应时,能够很好的体现计算效率与模拟精度。三峡库区开展的流动绝对重力观测和台站连续重力观测是研究库水与库区地壳相互作用等问题的主要资料来源。围绕三峡库区蓄水过程中的水位变化,本文通过A10绝对重力仪与g Phone连续重力仪在三峡库区历年的重力监测数据,处理得到了反映区域重力场变化的重力残差,并结合地表水文、气象台站数据以及数值模拟结果,对比验证分析了三峡库区的陆地水储量变化特征（主要是周期性蓄水影响）。结果表明,水体质量变化主要影响库岸1 km范围的重力场,最大幅值可达几百微伽(1μGal=10-8 m/s2),模拟结果与实测数据显示出高度一致性。校正后的A10绝对重力剩余残差与g Phone剩余重力残差,主要是由区域蒸散水体质量变化导致。本文构建的不同尺度蓄水模型以及负荷响应模拟结果,能够有效区分三峡工程驱动下的库区陆地水储量时空变化特征、分布以及由此激发的地表负荷响应,对全面跟踪局部及区域地质构造的稳定性均具有重要的应用价值。