前言

我国西南地区喀斯特地貌区域水资源短缺和生态环境脆弱问题一直受到国家和地方政府的高度重视。开展西南地区喀斯特石漠化发展过程中的地下水运动规律研究，可以为解决该地区水资源短缺问题和石漠化治理工作提供理论支撑，有利于保障我国生态安全和推动西部开发进程。由于岩溶含水系统的高度非均质性和各向异性，使得岩溶含水系统的水动力循环过程非常复杂。传统的水文地质方法，如水文地质物探、水文地质钻探等只能探测到易探测区的有限深度；示踪技术可提供水流的流经时间和管道连通性等方面的信息。但上述方法不能准确获取管道的几何特征，同时，抽水试验也不能提供完全可靠的有效信息。而利用裂隙网络-管道双重介质室内物理模型进行岩溶水动力过程研究，可以根据需求设置不同的水文情景、介质结构等试验条件，为开展岩溶含水系统水动力过程研究提供基础。

本书通过裂隙网络-管道双重介质物理模拟模型试验，对水流运动开展研究，利用双重介质模型对裂隙网络-管道结构进行模拟；采用准确数据采集和监测技术对双重介质的水动力过程进行可视化实时监测；研究双重介质水流对不同水文情景以及含水层结构特征的响应变化等关键技术。同时，采用室内物理试验、理论分析以及数值模拟等手段得到以下结论：建立了用于裂隙网络-管道双重介质水流运动特征研究的可视化自动化裂隙网络-管道双重介质物理试验模型，研制了双重介质水流运动特征的试验系统，该系统可以通过设置落水洞的有无、模型倾角的有无、开度的大小以及泉口大小来设置双重介质不同的介质结构特征；揭示了落水洞水位以及底部管道水头对补给强度、含水层初始饱和厚度、模型倾角以及泉口大小的响应变化，建立了相应的数学模型，并进行了验证；测量了不同开度的裂隙水头损失，根据试验结果对裂隙流和管道流进行了识别，并利用有限元软件对裂隙水流进行了数值模拟，对立方定律在闭合裂隙中的应用进行了有效性验证，提出了修正的立方定律。

本书是基于国家自然科学基金面上项目“西南岩溶裂隙-管道介质地下水流运动规律试验研究”（41172203）以及国家重点基础研究发展规划（973计划）项目“西南喀斯特山地石漠化与适应性生态系统调控”（2006CB403200）第四课题“喀斯特地区水循环动力过程及其水文生态效应”（2006CB403204）的研究成果总结而成。本书的出版得到了华北水利水电大学高层次人才启动基金项目（40584）及国家自然科学基金面上项目“小流域尺度上包气带水分运动参数与探地雷达信号的耦合过程研究”（41372260）的资助。

本书撰写过程得到了暨南大学胡晓农教授的悉心指导；在物理试验和数据分析方面得到了闵星、柯婷婷、何萍、唐然、孙晨、吴佩鹏、范建辉、王熹、齐世鹏、张刚等人的帮助，在此表示诚挚谢意！

鉴于裂隙网络-管道双重介质水流运动的复杂性及作者水平有限，书中难免存在欠妥或谬误之处，敬请广大读者批评指正。

作者

2019年11月