مطالعات هیدرولوژیکی و هیدروژئولوژیکی نقش بسیار مهمی در بهره برداری از مخازن زمین گرمایی و تداوم این انرژی مهم ایفا می کنند. در پایان نامه حاضر، خصوصیات هیدروژئوشیمیایی و هیدروژئولوژیکی مخزن زمین گرمایی سرعین مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور ابتدا ویژگی های زمین شناسی و تکتونیکی منطقه بررسی و بر اساس این مطالعات گسل های منطقه شناسایی شدند. سپس خصوصیات هیدروژئوشیمیایی مورد مطالعه قرار گرفت. در بررسی های هیدروژئوشیمیایی به منظور تعیین تیپ و منشاء آب چشمه ها از نمودارهای مختلفی از جمله نمودار استیف، پایپر، فیکلین، نمودارهای سه تایی آنیون ها و کاتیون ها، نمودار اختلاط آب ها و نمودارهای ایزوتوپی استفاده شد و بر اساس این نمودارها این نتیجه حاصل شد که تیپ آب چشمه های منطقه بی کربنات-سولفاته بوده و دارای منشاء جوی می باشد. همچنین در این منطقه چشمه های آب گرم تحت تاثیر اختلاط آب های زیرزمینی و آب های زمین گرمایی قرار گرفته اند. مطالعات هیدروژئولوژیکی نشان داد که جهت جریان از سمت غرب به شرق منطقه مورد مطالعه می باشد که توسط گسل هایی، آب از ارتفاعات سبلان که در شمال غرب سرعین واقع شده است، مخزن زمین گرمایی سرعین را تغذیه می کند. علاوه بر این، نتایج بدست آمده از این مطالعات وجود پدیده اختلاط آب های زمین گرمایی با آب های زیرزمینی را تایید می کند. در نهایت مدل مفهومی زمین گرمایی منطقه سرعین با توجه ویژه به ویژگی های هیدروژئولوژیکی منطقه تهیه شد. نتایج حاصل از پایان نامه حاضر می تواند در بهره برداری مناسب از منابع انرژی زمین گرمایی منطقه و توسعه چاه های بهره برداری بسیار موثر باشد.