我国已建或在建的200 m级以上高坝工程主要位于西南高山峡谷地区,受构造运动、河流下切及风化卸荷作用的影响,该地区岩体卸荷强烈、地应力水平高、地质环境复杂,岩体的渗透性表现出显著的各向异性和空间变异性。大型水利水电工程的建设和运行历经大规模开挖、填筑、锚固和大幅度蓄水等过程,诱发岩体渗透特性发生强烈演化,进而对渗流场分布特征产生显著影响。另一方面,在复杂地质条件下,高坝工程的防渗安全风险急剧增大,防渗排水系统的优化设计成为大型水利水电工程建设的关键问题。因此,开展裂隙岩体渗透性时空分布特征及防渗排水优化设计方法研究,对于大型水利水电工程的安全建设和高效运行具有重要理论意义和应用价值。本文依托白鹤滩、孟底沟等大型水利水电工程,采用统计分析和数值模拟方法,研究坝址区裂隙岩体渗透性的空间分布与演化规律,并建立大型水利水电工程防渗排水系统的优化设计方法。主要研究工作及创新性成果如下:（1）通过对白鹤滩水电站坝址区3千余组钻孔压水试验数据的统计分析,揭示了坝址区裂隙岩体渗透性的空间分布规律,阐明了风化作用、结构面及岩体质量对渗透性分布的影响。研究表明,坝址区岩体渗透系数服从对数正态分布,且随着水平/垂直埋深的增大,渗透系数显著降低,渗透系数均值及对数标准差随水平/垂直埋深分别服从幂函数和Logistic函数分布;岩体渗透系数随风化程度的减弱而降低,岩芯采取率越大,渗透系数越低;此外,错动带及断层的渗透系数也随埋深的增大而降低,并服从幂函数分布。（2）依据白鹤滩水电站左岸地下厂房洞室群围岩的变形监测、声波检测及钻孔电视录像资料,分析了地下厂房洞室群开挖扰动区的发育特征。基于裂隙岩体等效弹塑性本构模型和渗透张量演化模型,采用塑性屈服区以及偏应力破坏准则评估了洞室群围岩的开挖扰动效应,揭示了地下厂房开挖过程中洞室群围岩渗透特性的演化规律。研究表明,开挖扰动模拟结果与现场变形监测、声波测试及钻孔电视录像等资料吻合较好,开挖扰动诱发的围岩渗透性变化可达2个数量级,影响深度最大可达40 m。（3）总结了我国大型水利水电工程防渗排水系统的布置形式及主要设计参数,建立了大型水利水电工程防渗排水系统的优化设计方法。该方法以现场地质条件和防渗排水机制的量化表征为基础,以防渗排水系统的精细模拟为手段,以渗漏量、渗透压力和渗透稳定性的合理控制为目标,较好地解决了大型水利水电工程渗流控制设计的定量优化问题。依托孟底沟水电工程,探讨了防渗帷幕延伸长度、灌浆孔排数以及排水孔孔距等渗控参数的优化设计,为工程建设提供了重要参考。（4）依据白鹤滩水电站坝址区工程地质及水文地质条件,研究了坝址区地下水的赋存条件及补径排关系,确定了坝址区岩体的渗透性分区及代表性参数取值。通过构建反映坝址区地形地貌、地层岩性、地质构造、岩体渗透性分区、枢纽布置及防渗排水系统的三维有限元模型,采用SVA渗流分析方法,分析了蓄水过程及考虑开挖扰动效应的渗流场分布特征,评价了防渗排水系统的有效性及安全性,并提出了防渗排水系统的优化设计参数。研究表明,开挖扰动及蓄水过程导致水文地质条件发生变化,显著影响渗流场的分布特征及渗透稳定性,防渗排水的优化设计对于维护工程的长期稳定安全具有重要意义。