復雜裂隙—孔隙系統中的流體動力學

Boris Faybishenko

預報裂隙-孔隙介質中的流動以及熱和化學的輸運雖然已經研究了許多年了，但仍然是全世界科學家和工程師所面臨的挑戰課題。這本專著是美國地球物理聯合會（AGU，The American Geophysical Union）關于裂隙巖石中流動和輸運動力學系列叢書（Geophysical Monograph Series，Vol.162，2005；and Geophysical Monograph，No.122，2000）的第三本。這本專著奉獻給已故的Paul Witherspoon博士，以表彰他對當代裂隙巖石水文地質學（包括環境整治的基本問題及應用問題、油氣開發、地熱資源、核廢料的處理、巖土工程等）的創建及其發展所做的重大貢獻。

這本專著闡述基礎和應用科學問題，旨在幫助科學家和實際工作者在理論流體力學、現場測量以及實際應用之間實現跨越。讀者對象是相關領域的研究人員、工程師、政府和工業部門中的專業人員，以及進行理論、實驗和數值模擬研究的研究生/大學生，這些相關領域和專業包括：非飽和與飽和區域內的流體動力學和化學反應成分的輸運、石油和地熱開采研究、環境管理和整治、采礦、天然氣儲存和放射性核廢料的地下封存等。

三位編著者分別是：Boris Faybishenko，美國The E.O. Lawrence Berkeley National Laboratory地球科學部水文地質系的研究員；John E. Gale，顧問和資深地質工程師，曾經是加拿大The Memorial University of Newfoundland地球科學系的教授；Sally M. Benson，美國斯坦福大學全球氣候和能源項目（The Global Climate and Energy Project）負責人、能源工程系的教授。

本書分導言和三部分正文，共15章。導言，Paul Witherspoon和當代裂隙巖石水文地質學的創建，含第1章：1.描述裂隙-孔隙介質中流動和輸運復雜系統的方法。第一部分 場地測量和實驗方法，含第2-4章：2.有關核廢料處理和物理實驗的裂隙流動和地下研究實驗室；3.走向-滑動斷層的滲流結構；4.采用流動流體電導率日志方法進行長期監測深層水文地質的可行性。第二部分 復雜裂隙巖石系統的集體行為和突變性質，含第5-10章：5.質點在裂隙中云集；6.裂隙頁巖構造中化學滲透對油氣生產的影響；7. 巖石裂隙中與應力相關滲透性和滲透滯后性狀的實驗研究；8.部分粘合裂隙的滲透性；9.基于最小能量耗散的關于水流突現的傳導關系：從滑坡到非飽和土；10.基于測量得到的平均和空間變化的滲透系數對具有離散裂隙的實驗室樣品中模擬流動兩者的對比。第三部分 與周圍環境的關系，含第11-15章：11.在地面-大氣界面上作為對流通道的裂隙；12. 在非飽和裂隙-面區域（Unsaturated FractureFacial Domain）中水的流動和滯留的量化；13.巖石裂隙在土壤和植物中钚的輸運：由Savannah River遺址的測滲計實驗所啟發的多學科研究；14. 在裂隙和裂隙網絡中片段式空氣-水兩相流的實驗和模型研究；15.在裂隙儲層中THM過程的模擬。

談慶明，教授

（中國科學院力學研究所）