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水文地质参数是表征含水层性质特征的参数。在水源热泵工程设计中，常用的参数有渗透系统、导水系数、释水系数、给水度等，这些参数是水文地质计算和合理利用地下水的重要依据，同样关系到抽水量和回水量评估结果的正确与否。
目前大多数地下水热泵工程的地下水系统非常简单，一般采用直流系统，即地下水直接送入热泵机组换热后向回灌井或地表排放。由于工程造价低、制冷制热效果好，受到了相当一部分用户的欢迎。而地下水是一种优质的淡水资源，是国家的一种战略物资，大规模的使用地下含水层，一旦出现地质环境问题，后果将是无法弥补的。随着地下水资源的日益减少，这类现象已经引起了一些专家和政府有关部门的重视，并要求对地下水实行全部回灌。有部分工程项目声称解决了地下水回灌问题或称回灌率达到100%，但对回灌当地的地质条件如何、采取何种回灌方式、回灌的质量如何等等，则避而不谈，因而国内的一些专家和政府管理部门对这项技术持慎重态度是可以理解的。所以，地下水热泵技术的推广应用有待地质水文科技的进步。
地下含水层是天然的地下水库，但在无充足天然补给的条件下，地下水并不是"取之不尽，用之不竭"的自然资源。大量集中采集地下水，使得地下水储量日趋枯竭，已造成抽水井水位逐渐下降，最后将难于抽水。地下水人工补给，又称地下水人工回灌，是当今水源热泵系统广泛采用的方法，不仅可以增加地下水的补给量，而且还可以防止地下水位下降，控制地面下沉。
地下水回灌基本上采用原有的人工回灌方式，主要分为压力回灌和真空回灌两种。压力回灌适用于范围较广的含水层，而真空回灌仅适用于低水位和渗透性好的含水层。