能源是二十一世纪影响经济可持续发展进程的关键因素之一。据估计，目前全世界已经探明煤炭、石油、天然气等资源的总量，大约只够人类使用几百年。而随着人类活动强度和范围的逐步增大，也对环境造成了相当大的负面影响。因此，世界各国空前关注能源、环境与可持续发展的问题。特别是对于我国这样的发展中国家而言，为实现经济的可持续发展，无污染的可再生能源便成了当前的能源首选。地下水源热泵作为地源热泵的一种，由于其环保、节能而备受关注。 武汉市自2000年开始引进地下水源热泵系统，但由于工程大多使用外国的设备，完全照搬国外的数据和参数，导致了一系列问题的出现，给城市建设和发展造成一定的危害。因此，对武汉市地下水源热泵运行过程中产生的一系列问题进行研究就显得十分必要。湖北省自然科学基金项目《武汉市地下水源热泵抽水与回灌优化组合的数值模拟研究》(项目编号：2007ABA046)主要针对地下水源热泵在武汉市不同水文地质条件下运行的水流场、温度场变化特征及不同抽、灌井最佳组合方案进行研究。武汉市汉口主城区大面积分布的第四系全新统孔隙承压含水层是武汉市地下水源热泵发展最快、潜力最大的区域，获得这一水文地质条件下的地下水源热泵水流场、温度场变化特征及抽、灌井最佳组合方案是项目和本文的研究重点。 通过这项研究，可望指导地下水源热泵在武汉市的安装运行，解决其在运行中产生的各种问题，制定开采井与回灌井的勘查、设计、施工以及地下水源热泵应用中各项标准、规范等起到积极的参考作用，也对类似地区地下水源热泵工程有借鉴意义。并为后续研究开采井与回灌井在不同水文地质条件下的最优组合方案等奠定必要基础。 论文主要对以下几个方面的内容进行了研究： (1)对武汉市美术馆地下水源热泵工程按照实际的抽灌井组合顺序(w1、w4.抽)进行“制冷期”(夏季)运行模拟。地下水源热泵运行过程中，抽水井最大降深3.1m，水位6小时即可达到稳定，最大“影响半径”172m，停抽后4小时恢复到初始水平；回灌井最大水位上升2.4m，然后略有下降，5小时即达到稳定。抽水井在一段时间之后温度开始上升，在“制冷期”结束后，抽水井温度最大上升4.0℃(w4)，最大“温度影响半径”范围为57m；回灌井从运行开始即处于持续上升状态，并很快接近于回灌水温。交换抽、灌井后(w3、w5抽)，再次进行“制冷期”运行模拟，则抽水井最大升温5.4℃(w3)，另一抽水井温度不受影响。 (2)对于美术馆工程的“制热期”(冬季)也进行了与实际运行情况相同抽、灌组合(w3、w5抽)的运行模拟。其水位变化趋势与“制冷期”相似，抽水井最大降深为3.6m，回灌井最大水位升高2.9m。抽水井一段时间之后温度开始下降，到“制热期”结束后，最大温度下降幅度为5.0℃(w3)，另一抽水井温度不受影响；回灌井温度持续下降到回灌水温。进行换井后(w1、w4抽)运行模拟，最大温度下降为3.8℃(w4)。 (3)对每月更换一次抽、灌井的组合方案进行了“制冷期”运行模拟(初始为w1、w4抽)。运行结果显示全部井的井水温度处于持续上升的趋势。到“制冷期”结束，抽水井温度分别上升了3.1℃和4.3℃。且在刚换井时，抽水井出水温度一度为回灌水温度，严重影响了系统的运行。 (4)根据美术馆工程的不同抽、灌组合下运行模拟的结果，对美术馆实际的布井方式以及抽、灌组合的合理性进行分析。认为，w1、w4为抽水井的运行模式更为适合系统的正常运行。而每月更换一次抽灌井的运行模式，抽水井出水温度受影响很大，不适合地下水源热泵的运行。 (5)对武汉市第四系全新统孔隙承压含水层中地下水源热泵不同的灌抽比以及不同的布井方式进行了“制冷期”的运行模拟，获得最小井间距与抽水井出水温度之间的关系曲线。在抽水井出水温度变化0.5～2.0℃范围内，合适的最小井间距范围为33～66m。当抽水井周围存在两个或者两个以上的回灌井时，最小井间距小于某一数值时(因组合方案而异)均出现了温度变化趋势加快的现象。 (6)综合二抽三灌的两种不同布井方式，对比美术馆工程的运行模拟结果，由于美术馆的生产井间距较小，且布井方式不均匀，容易产生热导通，对于系统运行后期的抽水井出水温度影响程度较大，进一步证明了美术馆工程生产井的布置不合理。 论文试图首次应用数值模拟方法对武汉市第四系全新统孔隙承压含水层中地下水源热泵运行的水、热运动特征进行模拟分析，对武汉市美术馆地下水源热泵工程布井合理性进行论证。并对在这一特殊水文地质条件下的地下水源热泵系统抽、灌井最佳组合方案进行了初步的探讨。