概括
渗流作用下多孔介质中小颗粒的运动和沉积规律对于解决污染物迁移、地下水补给、岩石和土壤内部侵蚀等题非常重要。[目的]通过渗透的方式了解饱和多孔介质中细颗粒的运动和沉积规律，[方法]通过分析大量文献，观察颗粒运动情况，这是各种颗粒运动的主要影响因素。侵彻特性对颗粒运动影响的方法、研究成果和现状以及力的计算方法指出了当前研究的局限性和未来的研究趋势。[结果]发现在运移过程中，对于粒径为010~100m的颗粒，主要考虑布朗扩散力的影响，对于粒径为10m的颗粒，主要考虑流体力学、重力、惯性的影响大小为1000。主要考虑-5000m。颗粒尺寸较大。流量对颗粒的影响更明显，在离子强度高、渗透力低的区域更有利于细小悬浮颗粒的吸附。从宏观角度看，粒子的输运和沉积是用对流-色散方程来描述的。从微观角度来看，粒子是否运动是由DLVO作用能决定的。它是由重力、惯性力和水动力之间的关系决定的。[结论]但目前理论和实验研究缺乏宏观与微观相结合的受力分析方法，受多因素组合的影响，无法准确描述颗粒运动特征，在颗粒运动观测方法和受力分析方面存在局限性。方法，有。因此，未来的研究应尝试宏观与微观观测相结合的观测方法，致力于研究各种因素影响下的颗粒运动特征，建立多尺度颗粒应力分析的理论和方法。
关键词
泄漏、多孔介质、小悬浮颗粒、颗粒迁移、
关于作者
张锡伟，男，硕士研究生，1998年出生。主要从事矿泥固液分离及颗粒运移研究。
孙刚臣，男，1977年出生，高级工程师，博士。主要从事地质灾害机理研究。
积累
广西自然科学基金项目2020GXNSFAA297078；
国家自然科学基金项目41062006；
桂林理工大学科研启动基金GUTQDJJ2003031；
引用
张希伟，孙刚臣，任国帅，等.渗流作用下多孔介质中小颗粒迁移沉积研究进展[J]中英文水资源保护与水电技术，2023,548:115-124
张希伟，孙刚臣，任国帅，等.流动条件下多孔介质中颗粒物运移沉积研究进展[J]水利水利工程，2023,548:115-124
颗粒运动涉及由于颗粒、流体和多孔介质之间的相互作用而在多孔介质中移动的微观颗粒的行为。影响运动过程的因素有很多，泄漏是导致严重安全题的主要因素之一。当土壤中的小颗粒被水流输送和移动时，骨架结构变得松散，破坏土壤结构并引起管道、沉降、边坡失稳等安全题，并在移动过程中产生泥沙。它还发生在孔隙中，产生孔隙，降低介质的渗透性，造成污泥储存排水和过滤系统失效、人工地下水回灌系统处置、污染物浓度升高等题。当土排水库堵塞、排水系统失效时，大坝水位线上升，造成副坝基础失稳、坝坡地震动力稳定性恶化等危险因素。2008年以来，仅广西境内百色地区一直没有防漏结构，此次故障导致渗漏多达十几起。
由于上述领域出现的题最终涉及到研究多孔介质中细颗粒的运动和沉积，因此需要对影响多孔介质中细悬浮颗粒运动的因素和机制进行深入研究。在泄漏作用下。本文综述了近年来理论研究、实验研究和渗透特性对渗透运动对颗粒运动的影响，并展望了颗粒渗透运动的研究方向和研究方法。
1小颗粒的运动和沉积规律
11影响不同尺寸颗粒运动的因素
在对颗粒类型进行分类时，一般认为粒径在1100nm的颗粒属于胶体范畴，也有学者将小于100m的颗粒称为胶体，大于100m的颗粒称为胶体。有学者将1000m称为胶体与悬浮颗粒的边界，010~1000m可以看作是胶体到悬浮颗粒的过渡范围。
多孔介质中微小悬浮颗粒的运动受悬浮颗粒尺寸的影响较大，微米级颗粒的运动和沉积主要受颗粒间库仑力、范德华力和布朗扩散力的影响。随着颗粒尺寸的增大，逐渐变得以重力、流体动力学和惯性效应为主，张等人通过选择不同尺寸的细颗粒进行颗粒输运实验，发现颗粒尺寸增大，沉积速率增大。增加了。GOHR认为，对于粒径在010至1000m之间的颗粒，应考虑所有力和机制。当粒径达到5000m时，吸附仍有作用。IVES的粒径为R
式中，C为颗粒浓度mg/L，T为时间，为介质密度g/cm2，为介质孔隙率，S为固相沉降颗粒浓度g/g，D为分散度。系数为cm2/min，
但该方程只能从宏观角度反映细小悬浮颗粒的运动和滞留情况。
132粒子输运和沉积的微观力学解释
小悬浮颗粒主要受双电层力、范德华力、玻恩力、扩散力、水动力、重力等作用。
第1321章计算双电层力，范德华力，玻恩力
粒子间的双电层力、范德华力和玻恩力，包括悬浮粒子-悬浮粒子、悬浮粒子-多孔介质粒子之间的相互作用力，可以借助DLVO理论来解释。
由于悬浮颗粒之间颗粒表面的电荷相同，因此双电层力和波恩力总是具有排斥力，而范德华力具有万有引力。势能曲线如图3所示。
图3粒子间DLVO势能曲线
随着粒子间距离的增加，整体势能曲线中出现一阶势阱Emin1、能垒Emax和二阶势阱Emin2。如果外力小于二次势阱的重力，颗粒就会聚集在一起。
HOGG、ADRAIAN、OLIVEIRA等学者分别将双电层势能Eedl、玻恩势能Eborn和范德华势能Evdw分别表示如下
式中，0为真空介电常数[CV/m]，r为水的相对介电常数，a为悬浮颗粒半径m，1为颗粒电位V，2为中间电位V，k是德拜倒数，h是粒子间距m。e是电荷，N是阿伏加德罗常数，I是离子强度[molL-1]，是波长m，A是Hamaker常数，c是碰撞直径参数。
由于悬浮颗粒和多孔介质颗粒之间表面电荷的不确定性，双电层力可以是排斥力，也可以是万有引力，范德华力和玻恩力总是相反的。当双电层力和玻恩力为排斥力，范德华力为引力时，势能曲线以及运动沉积规律与粒子间的规律相似。当双电层力和范德华力为引力，玻恩力为斥力时，势能曲线如图4所示。此时作用能量主要是重力，悬浮颗粒较多。它们更容易被多孔介质颗粒捕获，颗粒运动量大大减少。
图4颗粒与介质之间的DLVO势能曲线
第1322章布朗扩散力和水动力阻力计算
布朗运动的本质是宏观地表达分子的热运动。当能量施加到粒子上时，它会不规则地移动。林丹童介绍了一个用概率密度函数来描述布朗运动能量的公式。
式中，Ekin为粒子的布朗动能，fEkin为能量对应的概率，kB为玻尔兹曼常数。
对于流体对单个微小形颗粒施加的曳力，通常可以使用以下公式获得
式中，Fd0为形颗粒的阻力，Cd0为阻力系数，f为流体密度，uf为流体速度，up为颗粒速度，dp为颗粒直径。
表1总结了颗粒在流体中移动时作用在颗粒上的力。
2小颗粒运动的实验研究
21微粒运动测试材料
室内实验因实验要求不同，所采用的多孔介质和悬浮颗粒也不同，常用的材料有石英砂、土柱、玻璃珠、白玉、河卵石等化学性质稳定的多孔介质材料。悬浮颗粒物的粒径为005100。纳米聚苯乙烯经常被用作微米级微悬浮颗粒的室内实验材料。粒径范围可以从几十到几百纳米调节。对于100m以上的细悬浮颗粒，广泛采用氧化铝、石英粉、高岭土、粘土等，并采用浆料颗粒作为室内实验材料，但实验所用材料与材料之间在表面粗糙度和吸附能力方面存在差异实际项目中用到的，有。
22细颗粒运动
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