地面沉降模型包括计算土层水位的地下水流模型计算土层位移的沉降模型两部分，正确合理的沉降模型是地面沉降模拟的关键之一。本文首先根据水位和沉降观测资料分析了上海各含水层和弱透水层的变形特征，发现上世纪80年代中期以来，潜水含水层、潜水含水层、第一、二、三、五承压含水层和第三、五、六弱透水层土层变形特形类似，变形以弹性变形为主；第一、二弱透水层变形特征类似，变形以塑性变形为主，90年代以后蠕变和变形滞后现象明业；第四弱透水层和第四承压含水层在部分地区以弹性变形为主，在部分地区则在90年代以前以弹性变形为主，90年代以后以塑性变形为主，而且在90年代中后期蠕变和变形滞后现象明显。根据上海土层变形特征应分别建立弹性、弹塑性和粘弹塑性变形条件下的沉降模型。基于弹性和弹塑性变形的沉降模型较为成熟，而基于粘弹塑性变形的沉降模型研究较少。土力学中描述粘弹塑性变形特片的模型很多，但有的不适用于上海地区土层有效应力变化特征，有的涉及参数太多难以实际应用。本文提出采用一修正的Merchant模型来刻画粘弹塑性变形特征，并基于这种修正的Merchant模型构建了粘弹塑性变形条件下的沉降模型。沉降过程中土体的压缩系数等参数随着土体的压缩、回弹发生变化，高压缩性土体尤其明显。上海沉降模型中的参数应有效力和孔隙比的函数，尤其是具有高压缩性的第一和第二弱透水层。最后以上海第三软土层为例，比较了四种不同沉降模型计算出的土体位移结果。

长期过量开采地下水所引发的地面沉降是一个复杂的非线性变化过程，对其进行数值模拟时，如不考虑沉降发展过程中模型参数的非线性变化，会给预测带来很大误差。本文依据苏锡常地区实际资料，通过典型钻孔土力学试验，确定出土体在不同荷载条件下的弹塑性和蠕变特征方程以及土体渗透系数随孔隙度变化的关系式。在此基础上建立了研究区三维变系数地下水流模型及考虑土体垂向不同变化特征（弹塑变或蠕变） 的一维区域沉降模型，并采用多尺度有限单元法对模型进行了真正意义上的耦合求解。