含水层储能技术可以广泛应用于办公楼及大型建筑的空调系统、工艺冷却等领域，具有良好的节能效果。本论文对含水层结构作了合理假设，建立了含水层储能过程中流动与传热的数学模型。在此基础上，建造了一座小型含水层储能实验台，能够很好地反映抽取和回灌地下水过程中的流动与传热特性。 含水层储能研究是在控制地面沉降进行地下水人工回灌的基础上发展起来的。本文提出了抽取地下水影响地面沉降的两阶段粘弹性模型和确定砂层应力-应变本构特征的实验方案。以此为基础，编制了计算模拟程序，就含水层储能过程对地面沉降的影响，进行了分析和研究。 本文通过理论分析和数值计算，从储能产生的热应力对渗透系数的影响、抽水过程产生地面沉降量的大小，以及储能过程含水层的温度分布等方面，详细分析了含水层储能对地质结构和地下热平衡的影响情况。 本文关于含水层储能过程对地质环境影响的研究和得出的相关结论，为地下含水层储能项目的可行性和实用性提供了理论依据；地面沉降的数值模拟具有一定的实际价值，能够为含水层储能工程应用提供指导。