中国环境科学

作者：林丹彤, 胡黎明, 沈重阳

单位：1. 清华大学水利系, 水沙科学与水利水电工程国家重点实验室, 北京 100084;2. 中国农业大学资源与环境学院, 北京 100083

关键词：胶体,多孔介质,运移,滞留,模拟

基金：国家重点研发计划课题（2020YFC1806502）；国家自然科学基金资助项目（51979144）；水沙科学与水利水电工程国家重点实验室科研项目（2020-KY-01）

阐述了国内外针对胶体在饱和多孔介质中运移模拟方法的研究进展：胶体在多孔介质中由于对流和弥散作用发生运移，而由于表面沉积和筛滤作用滞留在多孔介质中，通常采用含有滞留项的对流弥散方程对胶体的运移行为进行宏观描述，并通过拟合得到胶体运移和滞留的宏观参数，但是对流弥散方程是对试验曲线的宏观描述，无法解释其背后的微观机理；胶体的运移和滞留作用由胶体的微观受力决定，包括胶体在水中的布朗运动和有效重力，胶体-胶体/胶体-固相表面之间的相互作用以及流场作用在胶体上的力3个部分；为了实现从微观受力到宏观参数的升尺度计算，研究者们提出了胶体过滤理论及其后续的修正方法对沉积速率等宏观参数进行预测，然而现有方法通常基于简化的流场，忽略了多孔介质复杂孔隙结构和表面特性的影响；孔隙结构模型是多孔介质孔隙结构的简化模型，基于该模型能够从胶体在多孔介质中的微观力学分析出发，预测胶体的宏观运移行为，然而已有研究中尚未全面的考虑胶体在多孔介质中运移和滞留的多种作用.本文总结了该领域待解决的问题，包括建立考虑微观机理的对流弥散方程，发展考虑多孔介质孔隙结构的胶体过滤理论以及完善基于孔隙结构模型的胶体运移模拟方法.

来源：2022年第2期

《中国环境科学》期刊编辑部

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