基岩裂隙介质地下水流和溶质运移规律以及方法研究已成为水文地质学研究的一个前沿领域，其研究对地下水污染防治、放射性核废料的地质处置等具有重要的理论和实践意义。在国家自然科学基金和霍英东教育基金的资助下，针对实验室和野外现场试验以及数值模拟所表明的结果：由于裂隙岩体的非均质性，裂隙网络和单裂隙都存在沟槽流现象，传统的裂隙平行板模型假定不再适用，本文设计了单裂隙沟槽流物理模型并进行试验，研究了单裂隙沟槽流模型水流及溶质运移基本规律，并得出相关结论：（1）当出现沟槽流时，沟槽流模型与传统的平行板模型得到的雷诺数存在较大差异，传统模型对过渡区和紊流的判别不符合实际情况；（2）由于沟槽特殊结构的存在，达西流的范围很小，水力坡度稍微变大就会转变为非达西流；采用经验模型P．Forchheimer公式能够较好拟合非达西流态流速与水力坡度的非线性关系，且非线性项的系数变化与裂隙的沟槽壁面情况相关，随着接触面积率的增大而减小；（3）紊流区流量和水力坡度的对数关系拟合结果为m值在1.3～1.9之间，表明为非达西流，与染色示踪剂的试验现象判断相吻合。（4）弥散系数和平均流速的关系有线性也有非线性，在非线性区域，弥散系数和平均流速成二次项关系。（5）传统的ADE模型不能模拟单裂隙沟槽流模型的多峰现象，却模拟其拖尾效应。（6）实验证明单裂隙沟槽流模型溶质运移的弥散系数D具有尺度效应，与运移距离的关系满足D_L=10^-nL^m；弥散系数的尺度效应还与水流流态和裂隙的壁面结构有关。