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地源热泵（GSHP）作为一种可有效解决我国的环境污染和能源危机问题的环保、清洁、有利于可持续发展的新型技术，具有巨大的发展潜力和广阔的发展前景。而在GSHP提取地热能过程中，地下水渗流对其地埋管换热器的换热过程有着至关重要的作用，且其实际换热过程是一种复杂的热渗耦合传热过程，为了弥补以往此领域中微观层次研究较少的状况，本文从孔隙尺度出发，采用格子Boltzmann方法（LBM）研究并分析了微观下饱和土壤和非饱和土壤中的渗流及传热规律。 在本文中，我们首先借助电镜扫描实验手段和随机四参数生成法（QSGS）重构了二维和三维情况下贴合实际土壤多孔介质外貌的土壤多孔介质数学结构模型；进而针对饱和土壤和非饱和土壤分别采用不可压LB模型D3G19和可模拟大密度比情况下的 ZSC模型进行了多孔介质内的渗流模拟，在传热方面，通过改进的LB传热模型对渗流传热的微观现象进行了数值模拟并解决了传统LB模拟中不同热容时不同相态间热流、密度的不连续现象。最后通过改变多孔介质的孔隙率、渗流压差、气液饱和度、驱动力、流体的润湿性、渗流与传热方向的一致性等影响因素，来比较其对多孔介质中渗流及传热的影响，分析并讨论了相关的渗流传热机理，得出的结论有： （1）运用随机四参数生成法重构的不规则土壤多孔介质几何模型与真实土壤形态较为接近，三维多孔介质可有效优化二维多孔介质中存在的“流动死区”现象。 （2）饱和土壤中在有渗流条件下土壤的有效导热系数主要取决于其孔隙率；渗流压差增大对土壤的温度自我恢复有很好的促进作用，孔隙率越大的土壤中此作用越明显。 （3）非饱和土壤中流体所受驱动力小于多孔介质处的毛细力时，渗流无法正常进行；当流体所受的驱动力大于毛细力时，继续提高驱动力将使渗流传热的能力快速提高；流体的润湿性相较于驱动力的影响是影响非饱和土壤中渗流传热的更重要因素；气液饱和度的提升能有效提高土壤有效导热系数并改善实际工况中土壤的抗热干扰能力及削弱低温衰减效应，孔隙率越大的土壤中此现象越明显。