地下水人工补给过程中流速对多孔介质胶体堵塞的影响机理

摘要

通过一系列室内砂柱模拟实验,研究了流速对胶体在饱和多孔介质中滞留-迁移行为的影响;运用COMSOL软件模拟,拟合实验数据后得到表征胶体沉积的关键参数.结果表明:流速增大缩短了胶体在多孔介质中的滞留时间,并增强水动力拖拽力,导致介质对胶体的吸附量减少,有利于胶体的迁移;回灌时间的延续造成的多孔介质渗透系数降低,可通过瞬间增大流速使渗透系数在较短时间内恢复,然而随后形成新的吸附渗透性仍会降低.水源离子强度、介质粗糙度等因素会影响胶体迁移的流速效应.在相同条件下,吸附系数随着离子强度的增大而增加,随着流速的增大而增加.综合来看,离子强度的增加可抵消一部分水动力拖拽力的影响,提高胶体在多孔介质中滞留的概率;介质表面粗糙度的增加,可削弱水动力拖拽力作用,同时增加胶体与介质的吸附、沉积点位和接触面积,导致胶体易于在多孔介质中发生滞留并可能进一步导致介质堵塞.