浅薄含水层在水循环与能量循环的纽带。水分、热量在大气-土壤-地下水联合体中的运移、存储和转化在农业、水资源,环境系统中占有极其重要的地位。成熟的水热耦合理论,少有应用于浅薄含水层的研究,而量化周边环境对浅薄含水层地温能的研究尚处起步阶段。依托基于位于青弋江一级阶地的浅、薄含水层实验基地,开展水位和地温长期动态监测；观测期,地下水温度在16.5℃-18.8℃间波动。结合该区一地下水源热泵系统实例,在野外抽水、渗水试验和室内颗分实验的基础上,确定相关参数；根据实例所处地段的水文地质条件,建立地下水流场与温度场耦合的数值模拟模型；并模拟大气环境影响下的浅薄含水层水热运移,浅薄含水层温度场受气温季节性波动的影响,研究系统内水量与能量的动态变化规律。研究表明：1气温变化可以由正弦波或傅里叶级数表述,浅层地温与气温类似,呈周期变化。解析法和数值法表明浅薄含水层地温场,受气温影响的幅度随着埋深的增加和垂向流流速的减小而递减。2考虑降雨影响,温度波振幅衰减变缓,传播的深度更深,但因为弱透水层垂向渗透系数较小,降雨下渗速度过缓,不考虑特大暴雨或降-融雪过程的影响时,降雨对整个系统的温度影响较小3地下水源热泵系统运行期间,含水层地温场发生剧烈的改变,受其影响,非饱和带的温度也随之改变,其变化幅度与埋深成反比,但影响较小4天然条件下,含水层地温场主要受热传导效应控制,弱透水层热物性参数为主要影响参数；在热泵系统干扰条件下,地温场主要受热对流控制,水源热泵抽灌方案为主要的影响因素。5利用实测资料校正模型参数,并模拟了开采期间浅层地下水温度场的变化,冬季抽水井附近含水层的温度最低降到14.7℃,夏季抽水井附近含水层的温度最大升高到23.5℃。