前言

地下水是寶貴的水資源，直接參與地球水循環，是地球水圈的重要組成部分，與人類的生活密切相關。隨著人類活動范圍的擴大，人類加強了裂隙介質含水層的開發和利用，引發了與之相關的一系列環境方面的問題，如廢料填埋的污水下滲、海水入滲、輸油管道老化而引起的滲漏等。所有這些環境問題都和裂隙地下水及溶質運移有關，然而由于溶質運移是一個非常復雜的過程，再加上裂隙巖體本身的復雜性，使得這項問題的研究變得非常困難。因此在前人的基礎上，加強此方面的理論及實驗研究就顯得十分迫切而必要。

本書作者進行了一系列的裂隙水流及溶質運移實驗，利用數字圖像識別技術對常用示蹤劑高錳酸鉀和亮藍的吸附性進行了分析，為正確選擇示蹤劑提供了依據；在裂隙溝槽流現象的基礎上，利用多孔介質的組合進行了裂隙概化模型的溶質運移實驗，并對所得階梯狀不規則穿透曲線進行了分析擬合；對天然頁巖進行劈裂，并用玻璃轉模技術復制了該裂隙，進行了頁巖裂隙和玻璃裂隙中水流及溶質運移實驗，研究了材料對實驗的影響以及污染物淤堵對裂隙流場的影響；利用LBM/MMP混合方法對粗糙裂隙水流及溶質運移進行了二維模擬，并提出了建立三維仿真裂隙的方法；對非達西流條件下的裂隙水流及溶質運移進行了物理及數值模擬。本書的主要內容如下：

(1)考慮到溶質的吸附性，基于數字圖像識別技術研究溶質運移規律。

(2)在裂隙溝槽流本質的基礎上，提出了帶空腔結構的裂隙概化模型，進行了概化模型實驗，對實驗所得不規則穿透曲線進行了研究，并對空腔體對裂隙溶質運移所起作用進行了分析；利用透明玻璃材料復制頁巖裂隙，使得對裂隙內部的觀察更直觀，同時也比較了不同材料對裂隙水流及溶質運移的影響；通過對粗糙裂隙中水流的模擬，發現前人研究中關于溝槽流理論的一些局限性。

(3) 在前人的研究基礎上進一步用LBM推導了帶速度項的M維對流彌散方程；將LBM和MMP結合模擬二維粗糙裂隙中水流及溶質運移，在一定程度上提高了模擬的穩定性并降低了對計算機硬件的要求；同時在三維LBM應用方面提出了用裂隙剖面分形維數生成適合LBM運算的粗糙仿真裂隙。

（4）通過物理實驗模擬了不同類型的粗糙單裂隙中的非達西流及溶質運移，并利用數值模型進行了模擬計算。

談葉飛、周志芳、沙海飛負責本書第1~4章的編寫及校正，陳舟負責第5章的編寫及校正。本書的出版得到了南京水利科學研究院出版基金的資助以及中國水利水電出版社的支持，在此表示衷心的感謝。

鑒于作者學識水平有限，書中難免有不足之處，懇請讀者不吝賜教。

作者

2017年11月