地下水源热泵是一种利用浅层地下水进行供暖和制冷的热源技术，其运行稳定可靠、投资较低且节能环保，因此近年来发展十分迅速。然而，在地下水的回灌过程中，由于回灌水中含有的物理、化学、生物等颗粒在随着水流迁移过程中发生迁移-沉积-淤堵，从而影响水源热泵的正常运行，并会对地层环境造成影响。本文面向这一课题需求，依托武汉百步亭新港苑小区水源热泵工程，以具有典型武汉地层特征的水源热泵工程抽水及回灌过程为研究对象，综述国内外研究现状，结合水源热泵特殊工程状况，进行了不同粒径下多孔介质中悬浮颗粒迁移-沉积特性试验;进行了多孔介质中悬浮颗粒脱离特性试验;提出了多孔介质中悬浮颗粒迁移-沉积过程模型及分析方法;提出了基于变孔隙率的多孔介质中悬浮颗粒迁移-沉积渗透率衰减模型;分析了多孔介质中悬浮颗粒迁移-沉积对地层变形的影响规律;构建了水源热泵工况下井群抽水回灌流动传热模型;并结合工程实况对2个运行周期下地层中颗粒沉积堵塞规律及地层变形规律进行了预测分析。本文取得的结论和研究成果如下:　　(1)通过自主研发的砂层迁移-沉积试验系统研究了粒径对悬浮颗粒迁移-沉积特性的影响。对于相同尺寸的多孔介质，随着悬浮颗粒粒径的增加，到达相对浓度峰值时间逐渐增加;同时，相同粒径的悬浮颗粒在不同尺寸多孔介质中的迁移过程中，多孔介质尺寸越大，相对浓度峰值越高;悬浮颗粒粒径的变化比多孔介质尺寸的变化更能影响悬浮颗粒的迁移-沉积过程;悬浮颗粒在多孔介质中的迁移-沉积类型可根据粒径比K的不同划分为“滤饼过滤型”、“迁移-沉积型”、“自由迁移型”三种。　　(2)通过自主研发的砂层迁移-沉积试验系统研究了悬浮颗粒在多孔介质中的脱离特性。分别进行增加渗流速度与改变渗流方向试验，试验发现与改变渗流速度相比，用改变渗流方向的方式进行沉积颗粒脱离效果更为明显，到达二次峰值所需时间更短、水量更少。因此实际工程中，回扬洗井比增加回灌水流速更能显著改善地层中淤堵状况，须着重控制洗井前期过程，并控制洗井时间。　　(3)提出了多孔介质中悬浮颗粒迁移-沉积过程分析方法，建立了悬浮颗粒一维及三维迁移-沉积模型。模型假设悬浮颗粒为球体，多孔介质为带有孔洞的圆柱状结构，分别建立基于颗粒沉积的孔隙尺寸变化方程、基于连续性假设的颗粒迁移动力学方程、基于沉积与脱离系数的颗粒捕捉方程，以及跟随沉积而来的渗透率变化方程，并据此获得了特定条件下的悬浮颗粒迁移-沉积一维及三维解析解。　　(4)建立了悬浮颗粒迁移-沉积过程中多孔介质渗透率演化模型。将渗透率变化与悬浮颗粒沉积过程相关联，得到连续注入悬浮颗粒条件下孔隙率、颗粒沉积量及渗透率变化规律。经过验证，该模型能较好地反映悬浮颗粒在多孔介质中沉积造成渗透率衰减规律，为解决含颗粒流体注入地层引发地层渗透率衰减问题提供了参考。　　(5)提出了基于武汉二元地层的悬浮颗粒沉积影响地层变形分析方法。根据武汉典型的二元结构地层特点，对武汉双层地层结构进行分析，考虑地层中颗粒沉积引发孔隙率及渗透率变化情况，得到地面沉降值。并将研究扩展到三维条件，根据地下水三维渗流方程及颗粒沉积特点，得到了考虑抽回灌过程中悬浮颗粒沉积的地面沉降全耦合模型。　　(6)分析了水源热泵井群抽灌条件下地下水流动及传热规律。通过建立承压含水层中热量运移的数学模型，推导得出考虑颗粒沉积过程的含水层热量运移的一般方程。　　(7)结合水源热泵工程，对2个采暖及制冷周期内地层内颗粒沉积堵塞及地层变形规律进行了预测。结合武汉百步亭新港苑小区水源热泵工程，模拟2个采暖及制冷周期，得到该时段内地下水渗流场及温度场分布及演化规律，并得到长期抽灌条件下地层中悬浮颗粒沉积堵塞状况，从而获得在该种条件下地层变形规律。