在国际上大力推广自然通风的同时,国内因为安全生产的严峻局面,禁止地下矿井采用自然通风。我国正在大规模建设水电站,水电站地下洞室群能否采用自然通风,是个急待回答的重要问题。为此,本文开展了系统的研究,建立了基于网络模型的水电站地下洞室群自然通风模拟分析方法,揭示了水电站地下洞室群自然通风形成的机理和特性,论证了国家重点工程小湾水电站地下水电站自然通风的可行性,提出了水电站地下洞室群中应优先采用自然通风的新观点。本文首先提出了水电站地下洞室群空间网络图化的概念和方法。界定了网络图要素的属性;建立了网络图的级次概念;提出了网络的级次组合分析方法;结合工程实例给出了水电站地下洞室群空间网络图化的基本方法;提出了边缘节点的概念,从理论上证明了大气虚拟分支的数目与连接方法。提出了网络分支阻抗U值的概念及其模型实验的理论和方法;采用相似模型实验,获得了小湾水电站地下洞室群关键位置的压力分布状态及关键分支的阻抗U值。然后用网络图化的方法建立了水电站地下洞室群自然通风的网络模型,包括网络流动模型、网络温度模型和网络热压模型。提出了分支热压的概念、分支温度分布模型及分支热压的计算方法。提出了网络温度模型的概念,建立了通用的网络温度方程组,导出了方程组的系数矩阵表达式,并证明了方程式之间的相互独立性,使网络流动和网络温度状况在拓扑属性层次上联系起来,成为建立通用的网络模型和开发通用模拟程序的数学基础。进行了洞室内部温度扰量分解,首次提出了年温度波动作用热力系统和日温度波动作用热力系统的概念;建立了确定各热力系统远边界的系统频率特性分析方法;并将Z传递函数方法引入深埋地下洞室围护结构的不稳定传热计算。提出了水电站地下洞室群自然通风模拟的时间层次分解方法,构建了模拟程序的框架,用Matlab语言开发了数值模拟计算程序。从热压的形成机理分析入手,揭示了水电站地下洞室群自然通风形成的机理。揭示了热压自然通风网络中存在的热压分布多态性现象及其原因,给出了水电站地下洞室群的两种基本网络结构形式中,各种自然通风流向成立的条件式;揭示了热压分布多态性与流向成立条件式之间的联系,给出了并列母线洞或主变室之间出现局部环流的条件式及降低局部环流可能性的途径。通过模拟计算,确定了小湾水电站地下洞室群的自然通风一级网络结构及主排风洞的断面积,研究结果被实际工程采用,节约了大量的工程建设费用。揭示