جریان سیال در شکستگی های سنگی به عنوان یکی از مهم ترین پدیده های هیدروژئولوژیکی، نقش تعیین کننده ای در کاربردهای مهندسی زیرسطحی از جمله سیستم های انرژی زمین گرمایی، مدیریت منابع آب زیرزمینی، ذخیره سازی کربن، معدن کاری برجا، و پیش بینی زمین لرزه های القایی ایفا می کند. فعالیت های معدنکاری و تکتونیکی موجب تغییر تعادل تنش ها و هندسه شکستگی ها شده که به طور مستقیم بر رفتار هیدرولیکی، توزیع جریان و مسیرهای ترجیحی سیال اثر می گذارد. پیچیدگی هندسی شکستگی های طبیعی شامل زبری سطوح، بازشدگی های متغیر، نقاط تماس و تقاطع های چندگانه، محدودیت های جدی را بر مدل های ساده سازی شده مانند قانون مکعب و دارسی تحمیل می کند. این مطالعه با هدف درک عمیق تر دینامیک جریان سیال در شکستگی های زبر و متقاطع سنگی، ترکیبی جامع از رویکردهای فیزیکی، عددی و یادگیری ماشین را به کار می برد. در این مطالعه، ابتدا روشی نوین برای تولید نمونه های فیزیکی شکستگی مصنوعی توسعه یافت که بر پایه ترکیب فناوری چاپ سه بعدی، فتوگرامتری و قالب گیری با بتن استوار است. این روش امکان تولید نمونه های تکرارپذیر با کنترل دقیق پارامترهای هندسی را فراهم کرد. ارزیابی کیفیت نمونه های تولیدشده با استفاده از شاخص ضریب زبری درزه و پارامترهای آماری پیشرفته نشان داد که تطابق مناسبی بین نمونه های مصنوعی و واقعی ایجاد شده است. هدف از تولید نمونه های مصنوعی، اعتبارسنجی کدهای عددی استفاده شده و اطمینان از صحت نتایج بود. مدل سازی عددی بر اساس حل دقیق معادلات ناویر-استوکس با استفاده از کد توسعه یافته انجام شد. اعتبارسنجی جامع مدل های عددی با داده های آزمایشگاهی برای هندسه های با درجات مختلف زبری تطابق بالایی را نشان داد. طراحی تجهیزات آزمایشگاهی، شرایط مرزی یکسان با شبیه سازی های عددی را تضمین کرد. مطالعات پارامتری گسترده بر روی تک شکستگی ها نشان داد که افزایش مقیاس شکستگی، اثر تغییرات توزیع زبری را بر دبی خروجی کاهش می یابد اما همچنان اثر زبری بر کاهش دبی وجود دارد. گذار رژیم جریان از حالت خطی دارسی به غیرخطی فورچایمر با استفاده از عدد رینولدز بحرانی مشخص شد که به شدت به زبری، ابعاد و بازشدگی شکستگی وابسته است. نتایج نشان داد بازشدگی هیدرولیکی معادل همواره کمتر از بازشدگی فیزیکی بوده و با افزایش عدد رینولدز، تراوایی نسبی کاهش می یابد. برای اولین بار، رابطه سیگموئیدی جدیدی برای توصیف تراوایی نسبی برحسب عدد رینولدز توسعه داده شد که رفتار خطی و غیرخطی را با دقت بالا ترکیب می کند. با استفاده از طراحی آزمایش و الگوریتم های یادگیری ماشین، مدل های پیش بینی کننده ای با دقت بالا برای دبی و بازشدگی هیدرولیکی توسعه یافت. تحلیل شکستگی های متقاطع نشان داد که پارامترهای هندسی نظیر زاویه تقاطع، محل تقاطع، طول شکستگی و زبری سطح تأثیر قابل توجهی بر توزیع جریان و تراوایی دارند. زوایای تقاطع بزرگ تر باعث کاهش اختلاط و تراوایی شدند، درحالی که افزایش طول شکستگی جریان را تسهیل کرد. مطالعات شکستگی های متقاطع چندگانه با مقایسه هندسه های منظم، نامنظم و داربستی نشان داد که افزایش پیچیدگی شبکه بر الگوی سرعت، نوسانات و چرخش سیال تأثیر معناداری دارد. در هندسه های منظم، افزایش تعداد شکستگی ها موجب کاهش نوسانات و پایداری بیشتر جریان شد، درحالی که در هندسه های نامنظم پیچیدگی های هندسی همچنان مسلط بودند. نتایج این تحقیق با ارائه روابط جدید، مدل های یادگیری ماشین و فهم بهتر از مکانیزم های فیزیکی، ابزارهای کاربردی برای طراحی و بهینه سازی سیستم های مهندسی مرتبط با محیط های سنگی شکسته فراهم می آورد