达西定律的提出为渗流的研究提供了理论基础,由于达西定律为线性方程,形式简洁、求解方便,被广泛应用在各工程领域中,而非达西流则不满足线性关系。目前针对达西流、非达西流的相关问题许多学者已经开展了大量研究,对于孔隙介质的渗流规律有了新的认知,但当前的研究存在如下问题:首先是针对非达西流判据的研究,雷诺数和穆迪图通常用于管道流的分析,目前在孔隙介质中也得到了广泛应用,通过类比人工粗糙圆管管流实验,引入了雷诺数或改进的雷诺数作为判别非达西流的标准。但是,不同的学者通过开展不同类型、不同粒径孔隙介质渗流阻力实验所得到的临界雷诺数均不相同。因此,将传统的雷诺数用来判断非达西流是有缺陷的。其次,大量的研究孔隙介质渗流规律的实验中,大多数的学者关注的是平均粒径对渗流规律的影响,因为多数实验是采用相对均匀的、理想化的球形颗粒来进行的,这与自然界中非均质孔隙介质的实际情况不符,仅仅将平均粒径作为研究孔隙介质渗流规律的影响因素是不够的。虽然有学者开始开展非均质孔隙介质渗流阻力实验,但研究重点多集中在平均粒径及粒径分布对Forchheimer方程系数的影响,并没有关注不同流态之间的变化规律。最后,随着渗透流速逐渐增大,惯性力逐渐增大,导致渗流明显偏离达西定律,粒径及孔隙的结构是影响流态变化的主要因素。然而流线由于受到固体颗粒阻碍发生偏转,流体通过孔腹和孔喉不断放大缩小的过程以及涡流等产生的能量（水头）损失是如何定量影响流态变化没有进行深入研究。此外,对于管流和孔隙介质渗流能量损失规律的差异定量描述没有完成。针对当前研究中出现的以上问题,本文开展了一系列室内渗流阻力实验及数值模拟,包括单一粒径石英砂渗流阻力实验、混合粒径石英砂渗流阻力实验、不同相对粗糙度的粗糙管数值模拟及等粒结构孔隙介质数值模拟。本文首先开展了等粒结构孔隙介质（单一粒径石英砂）渗流阻力实验,探究平均粒径对渗流规律的影响。实验结果表明,渗透系数并不是一个常数,而是随着渗透流速的变化先增大到一个峰值后开始减小,为了与传统定义的渗透系数区别开,本文定义该渗透系数为“拟渗透系数”,此外,渗透系数随着渗透流速的增大而增大的阶段,定义为“前达西流”,与之相反,随着渗透流速的增大,渗透系数减小的阶段,定义为“后达西流”。随着渗透流速的增大,渗流规律逐渐偏离达西定律,发生偏离的点所对应的临界雷诺数随着平均粒径的增大而增大。当平均粒径较小时（1.075mm、1.475mm、1.85mm、2.5mm）可以观察到明显的前达西流与后达西流,当平均粒径达到3.17mm时,只观察到了后达西流,并且不同流态之间的过渡是渐变的,没有观察到明显的达西流。为了探究非等粒结构孔隙介质对渗流规律的影响,在等粒结构孔隙介质渗流实验的基础上,进一步开展了非等粒结构孔隙介质渗流阻力实验,包括两种不同粒径石英砂按照不同质量比混合以及五种不同粒径石英砂混合两个系列。两种不同粒径石英砂混合的实验结果表明,水力梯度与渗透流速之间的关系曲线同样偏离达西线性定律,并且流态发生转变所对应的临界雷诺数随着粗颗粒石英砂所占比重的增大而增大。而五种粒径石英砂混合的渗流阻力实验的实验结果与两种粒径石英砂混合的实验结果有所不同,只观察到了“后达西流”,并没有观察到“前达西流”。将五种粒径石英砂混合与单一粒径石英砂的实验结果进行对比（平均粒径相同）,发现孔隙介质的非均质性会导致更大的渗透系数,孔隙介质的非均质性同样会导致流态更早的过渡到“后达西流”。通过开展一系列的渗流阻力实验,将惯性力和粘滞力的比值定义为新的雷诺数作为判定非达西渗流的标准,通过绘制摩擦系数与新雷诺数对数曲线,将新的雷诺数为0.1作为判别非达西流的标准,在等粒结构孔隙介质和非等粒结构孔隙介质渗流阻力实验结果中都得到了很好的验证,具有普适性。为了从能量（或水头）损失角度定量分析孔隙介质渗流和管流规律,由管流过渡到孔隙介质渗流,本文分别开展了一系列不同相对粗糙度粗糙管、极限粗糙度粗糙管以及等粒径结构孔隙介质三种不同类型的数值模拟。数值模拟结果通过实验结果进行了验证,不同相对粗糙度粗糙管数值模拟结果表明,不同流态下的能量损失规律是不同的,在层流线性阶段,流速与能量损失呈线性关系,通过拟合系数m（能量损失随流速变化的斜率）与不同的相对粗糙度得到线性关系如下:m=2.63E-06（（35）/d）-4.64E-07;在紊流非线性阶段,流速与能量损失呈二次曲线关系,通过拟合系数A、B与相对粗糙度关系如下:A=-4.57E-06（（35）/d）+8.83E-07,B=2.6E-03（（35）/d）2-1.1E-03（（35）/d）+1.0E-04。并选定局部水头损失系数（?）作为反映相对粗糙度对能量损失影响的评价指标,发现局部水头损失系数随着流速的增大而逐渐减小,最终趋于稳定,流速相同时,相对粗糙度越大,局部水头损失系数稳定后越大。当粗糙管相对粗糙度增大到1/2.4时,粗糙管内的粗糙单元相互接触,此时的模型被定义为极限粗糙度的粗糙管,可以看作为一个简单的孔隙介质模型,其数值模拟结果流线分布图表明,即使渗透流速很小为0.001m/s时,流线也会发生剧烈偏转,漩涡遍布,因此会产生更多的能量损失,其能量损失随渗透流速变化规律为:（35）h（28）1.60E-04v2（10）3.97E-06v。此外,极限相对粗糙度粗糙管的局部水头损失系数同样随着渗透流速的增大而逐渐减小,并最终保持稳定。由管流过渡到孔隙介质渗流,本文进一步开展了等粒径结构孔隙介质数值模拟,本次模拟仍然是基于渗流的基本假设,流线是水平平行穿过孔隙介质区域的,数值模拟结果表明,等粒结构孔隙介质能量损失随渗透流速变化呈二次曲线关系,通过拟合系数A1、B1（能量损失随流速变化的斜率）与平均粒径关系如下:A1=-5.09E-04(d50)2-2.76E-03（d5 0）+4.6E-03,B1=0.0238（d5 0）2-0.1146(d50)+0.1488。本文通过开展不同类型孔隙介质的渗流阻力实验,分析了平均粒径及颗粒分布对渗流规律的影响,并进一步通过开展相关的仿真数值模拟,并利用实验数据对数值模拟结果进行了验证,定量讨论了不同流态状态下的能量（或水头）损失规律。在未来孔隙介质渗流规律的实验研究中,可以进一步开展更加丰富粒径以及更多颗粒级配的室内实验,而在数值模拟方面,可进一步开展更符合实际情况的随机生成不规则粗糙度的数值模拟,通过理论分析、室内实验及数值模拟等技术手段相结合,不断丰富完善孔隙介质渗流理论。