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
2021-11-26冶雪艳李铮罗冉宋亚霖崔瑞娟
化工学报 2021年11期
冶雪艳,李铮,罗冉,宋亚霖,崔瑞娟
(1 吉林大学新能源与环境学院,吉林长春130021; 2 吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室,吉林长春130021)
引 言
地下水人工补给通过增加地下水资源的储存量以及提高和稳定地下水位,成为解决地下水过量开采及其环境问题(如海水入侵、地面沉降、湿地萎缩等)的重要措施。但受回灌过程中介质堵塞问题的阻碍,地下水人工补给在工程实践中的运用并不普遍。堵塞是由于物理、生物和化学过程而导致入渗介质渗透率下降的过程[1]。多孔介质堵塞涉及的过程多种多样且复杂,其机理分为物理堵塞、生物堵塞和化学堵塞[2-5]。根据以往研究,物理堵塞已被确定为最常见的堵塞形式[6-7]。物理堵塞主要是由于水源中无机和有机悬浮物引起的[8],在补给过程中,悬浮固体颗粒滞留在含水介质中发生物理堵塞[9-10]。一些学者进行了定量研究,指出粒径与多孔介质直径之比对饱和多孔介质中的颗粒堵塞起着重要作用[11-12]。Du等研究了悬浮物堵塞的机理和影响因素,根据有效介质孔径(Dp)与悬浮物中位粒径(d50)的比值,将悬浮物堵塞分为表面堵塞、内部堵塞和混合堵塞, 并说明即使在高流速下,砂柱中也会沉积部分悬浮物,并且很快出现多孔介质的堵塞[13-14];并进一步通过室内实验,证实了人工补给水源中的胶体在饱和多孔介质的堵塞过程中起着重要作用,即使少量胶体也可能导致多孔介质的渗透性大幅降低[15]。微小粒径的胶体在自然界中也广泛存在,这部分胶体引起的堵塞效应不容忽视。……
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