【摘 要】
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基岩裂隙往往是地下水资源重要的储存场所和运移通道。然而随着地下工程活动的日益增加,例如隧道开凿,矿产开采和垃圾填埋等,地下水遭到了越来越严重的破坏。自然裂隙多以网络形式存在。由于基岩裂隙具有强烈的非均质性和多尺度性以及裂隙水复杂的化学反应等原因,难以对基岩裂隙水运移过程进行量化计算,导致网络裂隙介质中水流和污染物运移机制至今尚未完全清楚。为了量化基岩裂隙水运移过程,探究其运移机理,本文设计了垂直交
【基金项目】
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国家自然科学基金（42072276）； 裂隙网络地下水选择流动机理实验与模拟研究（编号:41772250）,国家自然科学基金,2018-2021； 基岩裂隙水非达西流与溶质非费克运移机制及升尺度模型研究（编号:41831289）,国家自然科学基金,2019-2023；
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基岩裂隙往往是地下水资源重要的储存场所和运移通道。然而随着地下工程活动的日益增加,例如隧道开凿,矿产开采和垃圾填埋等,地下水遭到了越来越严重的破坏。自然裂隙多以网络形式存在。由于基岩裂隙具有强烈的非均质性和多尺度性以及裂隙水复杂的化学反应等原因,难以对基岩裂隙水运移过程进行量化计算,导致网络裂隙介质中水流和污染物运移机制至今尚未完全清楚。为了量化基岩裂隙水运移过程,探究其运移机理,本文设计了垂直交叉裂隙和网络裂隙模型。开展了不同流态条件下交叉裂隙和网络裂隙的水流和溶质运移数值模拟研究,探究了交叉裂隙对水流和溶质的再分配作用以及网络裂隙中水流和溶质的非达西和非费克运移机制,并利用经典对流弥散模型（ADE模型）和随机游走模型（CTRW-TPL模型）对溶质运移穿透曲线进行了拟合分析。最后通过室内实验对数值模拟结果进行了对比验证。本研究主要得到的结论如下:（1）回流域体积和交叉裂隙流量分配比之间存在高度的线性关系。对裂隙交叉点附近的回流域进行了量化分析,发现回流域的发育会严重阻碍裂隙水的流动,导致发育回流的裂隙流量与总流入流量的比值显著较小;（2）裂隙交叉点溶质的混合行为与Pe数密切相关。研究表明随着Pe数的增加,交叉裂隙溶质混合比由0.5逐渐趋向于0,混合模式由完全混合模式转变为流线模式;（3）回流域的体积和网络裂隙渗透性之间存在明显的负线性关系。网络裂隙中回流区域随着流速的增加而发展壮大,非线性流是回流区发育和增长的结果。随着雷诺数的增加,回流域体积不断增长,造成裂隙主通道的减小,裂隙的渗透性也相应减小;（4）水流的非线性程度和溶质非费克程度之间存在着正相关关系。复杂网络裂隙中水流流态由达西转变为非达西的过程中,溶质也逐渐由费克运移转变为非费克运移,发现福希海默系数F0与TPL模型参数β存在负相关关系,福希海默系数F0和穿透曲线幂律拟合参数b存在正相关关系;（5）对于持续注入的实验条件,可以通过稀释指数的时间演变来捕获滞后的质量交换过程,稀释指数表明了穿透曲线拖尾的严重程度。
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