水利部 交通运输部 国家能源局南京水利科学研究院2022级博士研究生王小宇（指导老师：谢兴华正高、韩昌海正高），对具有显著各向异性和非均质几何结构的岩体交叉裂隙开展了数值模拟研究，揭示了非达西特征参数随裂隙几何参数的演变规律，并建立了考虑复杂几何特征的裂隙介质非达西流动模型及达西-非达西流态判别准则。于6月发表于岩石力学领域Top期刊《International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences》。该期刊2025年CiteScore=14.3，IF=7.5，主要发表竖井隧道、地下矿山、水利水电工程、地热能开发和放射性废物处理等工程领域的研究型文章。该项研究取得的具体成果有： 

（1）对正交劈裂的岩石交叉裂隙开展表面三维激光扫描与几何参数率定表征，并通过数字化重构构建了具有复杂几何特征的三维交叉裂隙模型(图1、图2)。

图1 三维交叉裂隙制备及数字化重构示意图

图2 三维交叉裂隙数字化表面与粗糙轮廓曲线

（2）通过求解N-S方程对建立的三维交叉裂隙模型在多级水力梯度下开展了一系列流体流动数值计算，系统探讨了表面粗糙度与力学开度对流速分布和非达西流动行为的影响机制（图3）。

图3 粗糙度和力学开度对流线与流速分布特征的影响

（3）通过建立水力梯度与非达西效应因子之间的关系，划分了不同的流态区域，定量表征了由线性流态向非线性流态的临界转变点作为流态判据。最后，基于几何参数与黏性和惯性渗透率之间的定量关系对Forchheimer方程进行了修正，建立了考虑粗糙度和力学开度的非达西流动模型（图4、图5）。

图4 不同几何参数条件下非达西效应因子随水力梯度的演变规律

图5 黏性与惯性渗透率随粗糙度及力学开度的演变规律

基于上述研究成果，王小宇博士在清华大学博士生学术论坛“水力学与河流动力学”分会场作题为《基于粗糙度和开度的交叉裂隙非达西渗流模型及准则》的报告，并获论坛三等奖。

图6 论坛获奖证书