前言

地下水是宝贵的水资源，直接参与地球水循环，是地球水圈的重要组成部分，与人类的生活密切相关。随着人类活动范围的扩大，人类加强了裂隙介质含水层的开发和利用，引发了与之相关的一系列环境方面的问题，如废料填埋的污水下渗、海水入渗、输油管道老化而引起的渗漏等。所有这些环境问题都和裂隙地下水及溶质运移有关，然而由于溶质运移是一个非常复杂的过程，再加上裂隙岩体本身的复杂性，使得这项问题的研究变得非常困难。因此在前人的基础上，加强此方面的理论及实验研究就显得十分迫切而必要。

本书作者进行了一系列的裂隙水流及溶质运移实验，利用数字图像识别技术对常用示踪剂高锰酸钾和亮蓝的吸附性进行了分析，为正确选择示踪剂提供了依据；在裂隙沟槽流现象的基础上，利用多孔介质的组合进行了裂隙概化模型的溶质运移实验，并对所得阶梯状不规则穿透曲线进行了分析拟合；对天然页岩进行劈裂，并用玻璃转模技术复制了该裂隙，进行了页岩裂隙和玻璃裂隙中水流及溶质运移实验，研究了材料对实验的影响以及污染物淤堵对裂隙流场的影响；利用LBM/MMP混合方法对粗糙裂隙水流及溶质运移进行了二维模拟，并提出了建立三维仿真裂隙的方法；对非达西流条件下的裂隙水流及溶质运移进行了物理及数值模拟。本书的主要内容如下：

(1)考虑到溶质的吸附性，基于数字图像识别技术研究溶质运移规律。

(2)在裂隙沟槽流本质的基础上，提出了带空腔结构的裂隙概化模型，进行了概化模型实验，对实验所得不规则穿透曲线进行了研究，并对空腔体对裂隙溶质运移所起作用进行了分析；利用透明玻璃材料复制页岩裂隙，使得对裂隙内部的观察更直观，同时也比较了不同材料对裂隙水流及溶质运移的影响；通过对粗糙裂隙中水流的模拟，发现前人研究中关于沟槽流理论的一些局限性。

(3) 在前人的研究基础上进一步用LBM推导了带速度项的M维对流弥散方程；将LBM和MMP结合模拟二维粗糙裂隙中水流及溶质运移，在一定程度上提高了模拟的稳定性并降低了对计算机硬件的要求；同时在三维LBM应用方面提出了用裂隙剖面分形维数生成适合LBM运算的粗糙仿真裂隙。

（4）通过物理实验模拟了不同类型的粗糙单裂隙中的非达西流及溶质运移，并利用数值模型进行了模拟计算。

谈叶飞、周志芳、沙海飞负责本书第1~4章的编写及校正，陈舟负责第5章的编写及校正。本书的出版得到了南京水利科学研究院出版基金的资助以及中国水利水电出版社的支持，在此表示衷心的感谢。

鉴于作者学识水平有限，书中难免有不足之处，恳请读者不吝赐教。

作者

2017年11月