在能源消耗以及环境污染严重的背景下，浅层地温能以其清洁无污染且可再生的优势，迅速成为各国积极推广的新型能源。地下水源热泵采能技术能够有效地使用能源和相应减少过多常规能源的利用所造成的空气环境污染，因此被广泛推广和利用。地下水作为热量交换的载体，它的温度的变化对于地下水源热泵系统的运行效率有很大的影响。因此，研究地下含水层温度场分布特征及其演化规律是地下水源热泵采能技术推广应用的前提和基础。本次研究根据水温及地温观测数据，系统分析了西安市浅层地温场分布特征及其主要影响因素，以及浅层地温能开发利用过程中温度场变化特征。以西安市泾河开发区某地下水源热泵系统为例，建立地下水渗流和热量运移耦合的数学模型，运用HST3D热运移软件对不同回灌比和井间距条件下地温场的发展变化进行模拟。结论如下：⑴西安市浅层地温场地温梯度为0.77~5.38℃/100m，平均地温梯度为3.11℃/100m；西安市地表热流值为15.77~107.33MW/m2，平均地表热流值为55.81MW/m2，较高的热流值显示岩石圈相对较薄且存在断裂；受构造断裂影响，区内形成了西北部、中部和东南部三个地温梯度高值区。⑵在平面上，区内地下同一深度的地温分布总趋势表现出中部较高，南北部次之，东部局部较低的分布特征；在垂向上，恒温带以下地温随深度增大而升高，但由于地层岩性、地质构造及其他因素的影响，垂向上的升温特征大致有渐变升温型和升温与降温交替型。其中，渐变升温型是区内垂向升温的主要形式。⑶西安市浅层地温场分布形态呈北东、北西走向，与该区重要断裂带走向基本一致，区域地温场分布与构造吻合，表明构造是地温场分布的主要因素。此外地下水的循环和松散层物质成分、颗粒度和密度也影响着浅层地温场的分布特征。⑷在假设系统100%回灌条件下，井间距为30m、50m和70m时，抽水井发生“热突破”的时间分别为第一个制冷期末、第二个制冷期末和第二个秋季间歇期末，抽水井产生“热突破”的时间随井间距增加而延长。此外，井间距越大，系统连续运行5年后抽水井温度变幅相对越小。⑸在假设井间距为70m条件下，回灌方案对地下水温度场的热贯通影响较为显著：在100%回灌和90%回灌时，抽水井发生“热突破”的时间分别为第一个供暖期末和第二个秋季间歇期末，抽水井产生“热突破”的时间随回灌量的增加而缩短，因此实际工程中应尽量避免使用大回灌量运行。⑹对于水源热泵系统，最好的运行方案是：使流场、温度场影响范围最小，使产生热贯通的时间最长，以便热泵系统在运行期间能够高效运行，节省能耗；在一个运行周期结束时，地下水温度尽量恢复至初始温度，尽量不影响下一个周期的运行效率。