随着地下工程日益增多以及世界各国对石油开采、核废料地质处置和二氧化碳地质封存安全的高度关注。基岩裂隙水运移研究已成为水文地质学的一个极受重视的课题。自然界中裂隙多以网络系统的形式存在,由于强烈的(?)均质性和各向异性,网络裂隙水运移机理至今尚未完全清楚,其中水流和溶质运移行为量化及其主要控制因素识别更是具有挑战性的难题。本文构建了交叉裂隙、圆盘网络裂隙以及花岗岩裂隙模型,设计由简单到复杂、由人工到半自然状态,开展了传统的室内检测方法进行研究,分析了网络裂隙不同条件下流态和优势流分布,溶质非费克运移特征,使用对流弥散方程(Advection Dispersion Equation,ADE)、截断幂函数(Truncated Power-law function,TPL)模型以及COMSOL软件对其行为进行拟合,加上温度示踪这一特色方法,通过监测温度变化反映优势流和溶质运移行为。系统研究了开启度、粗糙度、交叉角度、不同网络通道和流速等对网络裂隙介质中的水流和溶质运移的影响,并深入探索了产生不同现象的机理,为自然界真实网络裂隙地下水资源污染控制以及可持续开发利用提供理论基础。得出主要结论如下:(1)验证了网络裂隙中优势流现象的存在,阐明了其主要影响因素,并解释了随水流阻力减小优势流增大的机理。交叉裂隙中:通过一进三出试验水流阻力分析得出水流经过交叉点处会选择阻力较小的通道优先流动,从而形成优势流。其他条件不变,进出水口裂隙粗糙度差距、进水角度、隙宽和流速越大,水流就越混乱,优势流量△q与总流量Q之间一次项系数越大,优势流现象也就越明显。圆盘网络裂隙中:水流起始通道越复杂,Forchheimer公式二次项系数越大,其非达西系数β1越大,临界雷诺数(Re)值越小,越容易出现非达西流,这也是对水流进行量化的依据。另外,将圆盘模型中通道减半时,相同水力梯度条件下平均流速更大,水流更混乱,非达西系数更大。(2)在试验尺度下以温度示踪方法捕捉了交叉裂隙中优势流行为,并查明了网络裂隙中优势流通道。通过花岗岩裂隙中温度变化和流量分配的对比得出,流速为4.24mm/s注入量20 mL时,温度示踪剂效果最佳,与真实的流量分配最接近,相对误差最小值达到0.34%。通过监测圆盘网络裂隙水流温度变化得出,温度示踪可以用来查明优势流通道,为计算水力梯度提供依据。(3)分析了网络裂隙优势通道中溶质非费克运移行为,并揭示了其机理。网络裂隙溶质运移穿透曲线呈非正态分布,具有峰值早到和拖尾等明显的非费克运移特征。根据Pe数和DL/Dd的分布情况判断溶质运移主导因素,结果得出,交叉裂隙和圆盘网络裂隙中试验数据点落在分子扩散和水动力弥散关系图中第Ⅳ区和第V区之间,说明溶质运移过程中机械弥散起到主导作用,分子扩散可以忽略不计。(4)开展了温度示踪方法进行溶质运移的试验,证明在一定条件下,可以用温度代替传统示踪剂进行溶质运移研究。温度示踪穿透曲线同样表现出非费克运移特征,通过交叉裂隙溶质运移试验得.出,进水交角180度流速为5.42 mm/s,热水注入量10mL时,温度和亮蓝穿透曲线吻合度较高,出现峰值时间点的相对误差仅为2.13%。(5)使用了模拟溶质运移穿透曲线的模型,并对模拟效果进行比对。对于试验值峰值早到和拖尾现象,TPL拟合效果比ADE好,模拟精度更高。TPL模型中参数β2有着一定的规律,它的值处于1～2之间,且溶质运移非费克现象随着它的减小而增强。(6)利用COMSOL建模,对圆盘网络裂隙模型中不同位置处溶质浓度进行模拟。通过与出口端溶质浓度实测值对比可以得出其具有适用性,相同进出水口条件下,流速越小,浓度变化过渡面越宽,浓度值降低越慢;流速相同进出水口不同条件下,裂隙通道浓度分布不同,优势流通道中的溶质浓度较高,这与实际情况相符。