石家庄作为“京津冀”中心城市之一,正处于“京津冀协同发展”战略机遇期、生态环境和大气环境改善的端口,迫切需要开发利用清洁可再生能源。地下水源热泵作为浅层地温能开发应用技术不可或缺的一部分,具有低碳、节能、高效的特点,在国际上被广泛应用及推广。但是在地下水源热泵实际应用中仍存在盲目选址及布井的现象,导致运行过程中出现供水不足、回灌堵塞乃至“热突破”发生,严重影响了机组换热效率,恶化了地下水初始环境。为此,本文以寻找石家庄市可替代绿色能源为目标,首先根据地质、水文地质条件、地下水动力条件、地下水化学条件、环境地质条件对石家庄市进行地下水源热泵适宜性分区评价;在划分适宜性分区的基础上,构建三维水热耦合模拟模型,分析不同井间距、不同抽灌量情况下的含水层温度场变化规律,以此为石家庄市地下水源热泵的规划开发利用提供科学合理的依据。通过研究本文得出以下几点结论:(1)分析了影响地下水源热泵赋存条件、开发利用及运行效率的各项因素,并据此建立了石家庄市地下水源适宜性评价指标体系;并采用模糊层次分析法结合GIS对石家庄地下水源系统工程应用适宜性进行了分区评价,评价结果显示:“研究区内地下水源热泵适宜区面积为19.74km~2;较适宜区主要分布于中部地区,面积为251.22km~2;不适宜区面积为66.71km~2。”(2)在地下水源热泵适宜性评价基础上,采用数值模拟软件构建了三维水热耦合模拟模型,模拟了不同井间距、不同抽灌量情况下的含水层温度场变化,模拟结果显示:当抽灌井的井间距为50m时,抽灌流量控制在1750m~3/d以下,回灌井产生的温度场对抽水井的温度影响较小,不会影响水源热泵的换热效率;当抽灌井的井间距为60m时,抽灌流量控制在2250m~3/d以下,回灌井产生温度场不会对抽水井温度产生较大影响;当抽灌井的井间距为70m时,应控制抽灌量为2750m~3/d才不会发生“热突破”。(3)回灌井产生的冷锋面运移速度及对抽水井的影响程度受抽灌量与井距控制,抽灌量越大,开采井产生的水动力场越强烈,冷锋面向开采井汇集速度越快;相应的井间距越大,开采井受冷锋面影响越小。