随着社会发展地下水工程增多,全球范围内的核废料地质处置、石油开采及二氧化碳地质封存安全问题关注度日益提升,基岩裂隙水运移研究现已是水文地质学的重视课题。交叉裂隙作为自然网络裂隙的重要组成部分,由于强烈的非均质性和各向异性,交叉裂隙水运移机理尚未完全明晰,其中渗流及溶质运移行为量化及其控制因素仍是挑战性难题。本文构建了分叉-交叉裂隙试验室物理模型,分别进行了不同分叉裂隙(一进两出、一进三出)和交叉裂隙(两进两出)中水流和温度示踪试验;定量分析了分叉-交叉裂隙中不同进出口方式的渗流运动状态,较为系统的进行了不同进出口方式、进出水角度、粗糙度、流量和热水注入量条件下的优势流及温度示踪运移影响机理研究和数值模拟。得到的主要结论如下:(1)分叉-交叉裂隙中水流流速v与水力梯度J均呈非线性关系,水流为非线性流,Forchheimer公式拟合精度较高。并且随着粗糙度增大或进出水角度减小,Forchheimer公式二次项的系数呈现出递减的规律,水流更趋向于达西流。(2)不同进出水方式裂隙中的优势流量△q与总流量Q之间存在较好的线性拟合关系,裂隙粗糙度以及进出水角度对优势流效应影响明显。在两进两出交叉裂隙及一进三出分叉裂隙中,出水通道粗糙度相差越大,进出水角度越大,优势流效应更明显。一进两出分叉裂隙中,直行裂隙粗糙度较大,偏转裂隙是优势通道,优势流效应同粗糙度差值呈正相关关系,与进出水角度呈负相关关系,粗糙度0-1mm之间存在一个临界粗糙度差值以及进出水角度30°-45°临界进出水角度,使得两条出水单裂隙通道流量一致。(3)温度示踪运移试验中,温度穿透曲线形态不对称呈非正态分布,有明显的拖尾现象,温度曲线峰值越高对应的通道内流量越大。且温度曲线峰值不随运移距离增大而减小,峰值最高值多出现在探头点2或探头点3处,说明裂隙交叉点处的温度混合模式处于完全混合模式与线性模式之间。(4)温度穿透曲线峰值随着热水注入量的不同产生变化,随着热水注入量增加,温度峰值到达时间延后,峰值逐渐增大。峰值大小随着流量的增大而增大,随着粗糙度、进出水角度的增大而减小;峰值到达时间与流量呈反比关系,与粗糙度、进出水角度呈正比关系。说明渗流场与温度场耦合条件下存在相互作用。(5)使用ADE模型和TPL模型对温度穿透曲线进行模拟,并对拟合效果进行对比分析,对于温度曲线的拖尾现象,TPL模型拟合效果明显优于ADE模型,模拟精度更高,与实测曲线更加吻合。