第八届青年地学论坛

深入理解岩体裂隙网络非饱和渗流行为对预测地下水和污染物的运移具有重要的意义。本文提出了一个裂隙网络非饱和渗流模型，旨在揭示裂隙交叉处的特征渗流行为（液体存储、液体分流）对网络尺度渗流特性的影响。通过改变交叉处液体存储和分流的规则，系统分析了网络尺度渗流结构时空演变规律。数值模拟发现裂隙网络中总会自发地出现“雪崩”式的入渗行为，控制裂隙水大量、快速、深入的下渗；其下渗结构依赖于交叉裂隙液体分流行为。当交叉处存在非等量水流分配行为时，网络中不可避免地出现优势流现象，其路径取决于渗流过程中毛细力和重力的相对大小，与裂隙网络结构和含水状态相关。当重力占优时，优势渗流沿大开度通道发展；反之，若毛细力占优，小开度裂隙作为优势流通道。从“雪崩”的动态过程看，我们发现不论局部流动规则如何改变，网络含水量时间序列的功率谱密度始终遵循指数为-2幂率关系，表明裂隙岩体非饱和渗流中普遍存在自组织临界行为。
 

交叉裂隙,裂隙网络,自组织,优势流