渗流作用下微小颗粒在多孔介质中迁移与沉积规律研究综述.pdf

Water Resources and Hydropower Engineering Vol.54 No.8115Eultorlal veparunetor wacrnesourcesanu nyes s an ope accessaiucie uerece D-ive-ivuccnsc.U迎研flowJ.Water Resources and Hydropower Engineering,2023,54(8):115-124.ZHANG Xiwei,SUN Gangchen,REN Guoshuai,et al.A review of the migration and deposition of microparticles in porous media under54(8):115-124.张喜伟，孙刚臣，任国帅，等渗流作用下微小颗粒在多孔介质中迁移与沉积规律研究综述：水利水电技术（中英文），2 0 2 3第54卷2023年第8 期水利水电技术（中英文）渗流作用下微小颗粒在多孔介质中迁移与沉积规律研究综述张喜伟，孙刚臣12，任国帅，胡宁1（1.桂林理工大学土木与建筑工程学院，广西桂林541004；2.广西建筑新能源与节能重点实验室，广西桂林541004)摘要：渗流作用下微小颗粒在多孔介质中的迁移与沉积规律对于解决污染物迁移、地下水回灌、岩土内部侵蚀等问题具有重要意义。【目的】为了了解渗流作用下微小颗粒在饱和多孔介质内的运移与沉积规律，【方法】通过对大量文献的分析，综述了不同粒径颗粒迁移的主要影响因素、颗粒迁移的观测方式、渗流特征对颗粒迁移的影响、受力计算方法的研究成果及现状，指出了目前研究的局限性及未来的研究趋势。【结果】结果表明：在迁移过程中，粒径在0.10 1.0 0 m的颗粒主要考虑布朗扩散力的影响，粒径在10.0 0 50.0 0 m应主要考虑水动力、重力及惯性作用的影响；粒径较大的颗粒受流速的影响更明显，在高离子强度低渗流区更有利于微小悬浮颗粒的吸附；宏观上颗粒迁移与沉积采用对流弥散方程来描述，微观角度上，颗粒是否迁移，由DLVO作用能与重力、惯性、水动力之间的大小关系决定。【结论】但目前理论与实验研究还存在不足，如缺少宏微观相结合的受力分析方法；对于多因素耦合影响下的颗粒迁移特征未能准确描述；颗粒迁移的观测方式与受力分析方法也存在局限性。因此，在今后研究中应尝试宏观观测与微观观测相结合的观测方法，致力于研究多因素影响下的颗粒迁移特征，建立多尺度颗粒受力分析的理论与方法。关键词：渗流；多孔介质；微小悬浮颗粒；颗粒迁移与作者互动D0I:10.13928/ki.wrahe.2023.08.010开放科学（资源服务）标志码（OSID）：中图分类号：TU43文献标志码：A文章编号：10 0 0-0 8 6 0(2 0 2 3)0 8-0 115-10A review of the migration and deposition of microparticles in porous media under flowZHANG Xiwei,SUN Gangchen-2,REN Guoshuai,HU Ning(1.Civil and Architectural Engineering College,Guilin University of Technology,Guilinn541004,Guangxi,China;2.Guangxi Key Laboratory of New Energy and Building Energy Saving,Guilin541004,Guangxi,China)Abstract:ObjectivejThe migration and deposition of tiny particles in porous media under the action of flow is of great signifi收稿日期：2 0 2 2-10-2 8；修回日期：2 0 2 3-0 1-2 9；录用日期：2 0 2 3-0 2-0 2；网络出版日期：2 0 2 3-0 3-14基金项目：广西自然科学基金项目（2 0 2 0 GXNSFAA297078）；国家自然科学基金项目（410 6 2 0 0 6）；桂林理工大学科研启动基金(GUTQDJJ2003031)作者简介：张喜伟（1998），男，硕士研究生，主要从事矿泥固液分离、颗粒迁移方面的研究。Email：2 90 90 2 6 0 6 0 q q:c o m通信作者：孙刚臣（197 7 一），男，高级工程师，博士，主要从事地质灾害致灾机理的研究。E-mail：s u n 2 96 3 16 3.c o m116水利水电技术（中英文）第54卷2023年第8 期张喜伟，等/渗流作用下微小颗粒在多孔介质中迁移与沉积规律研究综述cance to solve the problems of pollutant migration,groundwater recharge,soil erosion and so on.In order to understand the mi-gration and deposition of small particles in saturated porous media under the action of flow,MethodsJBy analyzing a large bodyof literature,The main influencing factors of particle migration of different sizes,the observation method of particle migration,theinfluence of flow characteristics on particle migration,the research result and current situation of force calculation method are re-viewed,The limitations of current research and future research trends are pointed out.Results The result show that:As theparticles migrate,The influence of Brownian diffusivity is mainly considered for particles with particle size of 0.101.00 m,The effect of hydrodynamic force,gravity and inertia should be considered when the particle size is 10.00 50.00 m;Largerparticles are more affected by flow velocity,In the area of high ionic strength and low percolation,it is more beneficial to the ad-sorption of small suspended particles;Macroscopic particle migration and deposition are described by convection dispersion equa-tion,From the microscopic point of view,the migration of particles is determined by the size relationship between DLVO actionenergy and gravity,inertia and hydrodynamic force.ConclusionHowever,there are still deficiencies in theoretical and experi-mental research,there is a lack of force analysis method combining macro and micro;The characteristics of particle migration un-der the influence of multi-factor coupling cannot be accurately described;The observation method and force analysis method ofparticle migration also have limitations.Therefore,in future research,we should try to combine macroscopic observation with mi-croscopic observation,Committed to the study of particle migration characteristics under the influence of multiple factors,Estab-lish the theory and method of multi-scale particle force analysis.Keywords:flow;porous media;tiny suspended particles;particle migration颗粒运动是有关微观颗粒受到颗粒、流体、多孔介质之间的相互作用，在多孔介质中运移的行为。其运动过程影响因素众多，渗流作用是主要影响因素之一，会引起严重的安全问题。当土体中微小颗粒被水流携带迁移，会使骨架结构松散，导致土体结构破坏引发安全问题，如管涌、地陷、边坡失稳；迁移过程中也会在孔隙处发生沉积，使多孔介质的渗透性降低，造成排泥库排水反滤系统失效，地下水人工补给系统的报废，污染物浓度增高等问题1-6 。如排泥库发生堵塞使排水系统失效后，则会使坝内浸润线升高，从而产生子坝地基不稳固、坝坡地震动力稳定性差等危险因素，自2 0 0 8 年以来，仅广西百色地区因防渗结构失效导致的泄漏就高达12 起5上述各领域内出现的问题归根结底是要研究微小颗粒在多孔介质内的运移沉积问题，因此对渗流作用下多孔介质中微小悬浮颗粒迁移的影响因素与机理进行深人的研究是有必要的。对近年来渗流作用下颗粒迁移在理论研究、实验研究以及渗流特征对颗粒迁移的影响进行了总结，并对渗流作用下颗粒迁移的研究方向及研究方法进行展望1微小颗粒迁移与沉积规律1.1不同粒径颗粒迁移的影响因素对于颗粒类型的划分，一般认为粒径在1100nm的颗粒属胶体范畴7 ，有学者把粒径小于1.00m的颗粒称为胶体，大于1.0 0 m的颗粒称为悬浮颗粒，也有学者以10.0 0 m作为胶体和悬浮颗粒的界限8 ，可见0.10 10.0 0 m为胶体到悬浮颗粒的过渡范围微小悬浮颗粒在多孔介质中的迁移受悬浮颗粒尺寸的影响较大9，对于微米级颗粒的迁移与沉积主要考虑颗粒间库仑力、范德华力及布朗扩散力的影响，随着粒径的增大，逐渐变为由重力、水动力、惯性效应主导10-1，ZHANG等12 选取不同粒径的微细颗粒进行颗粒迁移实验，实验结果表现为粒径增加，沉积速率增大。GOHR13认为粒径在0.10 10.00m颗粒要考虑所有的力和机理，粒径达50.00m时吸附作用仍有影响，IVEs认为：当颗粒粒径R1.00m时，所受粘滞阻力增强，运动行程只有两倍颗粒直径，布朗运动的影响不再明显。YANG等14 研究发现微细颗粒在迁移过程中可能发生运移和沉淀行为，不同粒径颗粒的迁移行为对多孔介质孔隙率的改变也不相同。FREY15认为当颗粒粒径R10.00m时，主要是考虑惯性效应、水动力、重力的影响。综上，对不同粒径颗粒迁移与沉积的主要影响因素进行总结如图1所示，可见粒径在0.10 50.0 0 m之间要考虑所有的力与机理影响，本文将这个范围的颗粒称为微小悬浮颗粒1.2对微小颗粒滞留机制的研究如图2 所示，颗粒在运动过程中因筛滤、表面沉积、形成颗粒拱结构等原因滞留在多孔介质中16 O117水利水电技术（中英文）第54卷2023年第8 期青助张喜伟，等/渗流作用下微小颗粒在多孔介质中迁移与沉积规律研究综述胶体到悬浮颗粒胶体悬浮颗粒的过渡范围0.001um0.100 m10.000um50.000 m粒径颗粒迁移主要考虑布朗需要考虑所有的力颗粒迁移由水动力、惯性运动产生的影响和机理作用及重力主导，但吸附作用仍有影响图1不同粒径颗粒沉积迁移影响因素Fig.1Influencing factors of particle deposition and migration筛滤指颗粒的粒径较大无法通过多孔介质的孔隙而留存，悬浮颗粒与多孔介质粒径的比值对颗粒的沉积运移有很大影响，HERZIC17将介质表面视为光滑且均匀的球，认为发生筛滤作用的悬浮颗粒粒径和介质粒径比值的临界值（d,/dm）为0.154。xU等18 考虑吸附作用的影响，发现d./dm0.005时筛滤作用才影响显著，当d./dm0.008时，筛滤速率系数和d/d呈线性关系。张文新19 研究断流停滞期间胶体的滞留机制，发现d,/dm=0.003时就出现了筛滤，认为胶体楔于两个多孔介质之间，才被捕获出现了阻塞，ZHU20等考虑了渗流过程中孔隙直径、颗粒直径的影响，通过研究发现孔径与粒径之比（d。/d）对颗粒迁移过程有重要影响，孔径与粒径之比越大，颗粒越容易迁移；表面沉积是指悬浮颗粒流经多孔介质表面时，颗粒与多孔介质表面之间存在范德华力和双电层力等力的作用，留存在多孔介质表面2 1；拱桥是指当悬浮颗粒通过较大尺寸的孔隙通道时，多个颗粒同时到达通道人口处而形成的类似拱桥的结构，而颗粒表面沉积与形成拱桥的过程与颗粒粒径、惯性、水动力、重力、扩散、吸附等多种因素有关2 1-2 可以发现，对于有团聚趋势的颗粒，在运移过程中其粒径可能发生变化，形成拱桥结构，使运动过程更加复杂，这一变化过程是未来研究的重要方向；对筛滤表面沉积拱桥图2微小颗粒滞留机制Fig.2Micro particle retention mechanism于筛滤作用，目前大多学者采用均质的多孔介质进行颗粒迁移实验，来研究筛滤作用，对于非均质的多孔介质研究较少；未来研究重点应放在改进实验方法上，对非均质条件下的筛滤作用进行深人研究1.3有关微小颗粒迁移与沉积的计算1.3.1颗粒迁移与沉积的宏观力学描述微小悬浮颗粒在多孔介质中发生运移主要是因对流与弥散作用，在一维稳定流情况，宏观上反映悬浮颗粒在饱和、均质的多孔介质中运移常采用对流弥散方程描述2 3-2 4，即PaSD(1)+二uaTaTaX式中，C为颗粒浓度（mg/L)；T 为时间；p为介质密度（g/cm）；为介质孔隙率；S为固相中沉积的颗粒浓度（g/g）；D 为弥散系数（cm/min）；X为颗粒输送距离（cm）；u 为过水断面平均流速（cm/s）。但该方程只能从宏观上反映微小悬浮颗粒的迁移与滞留的情况1.3.2颗粒迁移与沉积的微观力学描述微小悬浮颗粒主要受双电层力、范德华力、波恩力、扩散力、水动力、重力等。1.3.2.1双电层力、范德华力、波恩力的计算颗粒间的双电层力、范德华力、波恩力可倩DLVO理论描述，包括悬浮颗粒-悬浮颗粒、悬浮颗粒-多孔介质颗粒之间相互作用力。悬浮颗粒-悬浮颗粒之间，因颗粒表面带同种电荷，故双电层力与波恩力始终为斥力，范德华力为引力2 5】，势能曲线如图3所示。水利水电技术（中英文）118第54卷2023年第8 期张喜伟，等/渗流作用下微小颗粒在多孔介质中迁移与沉积规律研究综述onEodlEmaxEEmin2minl颗粒距离vdw图3颗粒之间DLVO势能曲线2 5.30 Fig.3DLVO potential energy curve between particles 25.3随颗粒距离增大，总势能曲线上出现初级势阱Emin1、能垒Emax、次级势阱E.Cmin20外力小于次级势阱引力时，颗粒易团聚。HOGG、A D RA IA N、O LIVEIRA 2 6-2 8 等学者分别给出了双电层势能Eedl、波恩势能Ebom与范德华势能Edw表达式如下1+exp(-kh)H-exp(-h)Edl(i+)/n1-exp(-2kh)(2）210eNIk=Ao8a+h6a-hEborm(3)7 560(2a+7)hAaEvdw(4)6h(1+14h/入)式中，8 为真空介电常数（CV)/m；8,为水相对电容率；为悬浮颗粒半径（m）；山，为颗粒电势（V）；为介质电势（V）；k 为Debye倒数；h为颗粒间距（m）；e 为电荷；N为阿伏伽德罗常数；I为离子强度（molL-）；入为波长（m）；A 为Hamaker常数；。为碰撞直径参数。悬浮颗粒-多孔介质颗粒之间，因悬浮颗粒与多孔介质之间表面带电荷不确定，双电层力可能为斥力也可能为引力，范德华力与波恩力始终相反。双电层力与波恩力为斥力，范德华力为引力时，势能曲线和迁移沉积规律均与颗粒间的规律相似。双电层力与范德华力为引力，波恩力为斥力时，势能曲线如图4所示，此时作用能以引力为主，悬浮颗粒更易被多孔介质颗粒捕捉，颗粒的迁移量大幅度下降30 EBom1110Eedl颗粒距离EvdwEmin2图4颗粒与介质之间DLVO势能曲线130Fig.4DLVO potential energy curve between particlesand medium 3011.3.2.2布朗扩散力、水动力（拖拽力）的计算布朗运动本质是分子热运动的宏观表现，赋予颗粒能量导致颗粒无规则运动，林丹彤31 引出利用概率密度函数来描述布朗运动能的公式EkinEkin2f(Ekin）=(5)xp/kTT式中，Ekin为颗粒布朗运动能；(Ekin）为能量对应的概率；kg为Boltzmann常数。对于微观的单个球形的颗粒所受到的流体施加拖拽力，常采用如下公式求得32 1oTp,(u,-u,)d,F(6)do8式中，Fao为球形颗粒受到的拖拽力；Cao为拖拽力系数；P,为流体密度；u,为流体速度；u，为颗粒速度；d，为颗粒直径。表1对颗粒在流体中运动时所受的作用力进行了总结。2微小颗粒迁移的试验研究2.1微小颗粒迁移的试验材料室内实验中采用的多孔介质与悬浮颗粒因实验需求不同，常采用石英砂、土柱、玻璃珠、白玉石和河卵石等材料充当多孔介质材料，化学性质稳定2 3.3-35，悬浮颗粒，粒径在0.0 5 1.0 0 um的微小悬浮颗粒常采用纳米聚苯乙烯作为室内实验材料，粒径范围可在几十纳米到几百纳米间进行调整34-37 119水利水电技术（中英文）第54卷2023年第8 期张喜伟，等/渗流作用下微小颗粒在多孔介质中迁移与沉积规律研究综述表1流体中颗粒受力类型总结Table 1 Summary of particle force types in fluids作用类型关系式文献来源备注+exp(-kh)双电层势能Eedl=Teoe,a2442ln-exp(-kh)+(+2)In1-exp(-2hh)26颗粒一颗粒之间为斥力，210e?NI式中=Ao8a+h6a-h波恩势能Eborm28800,kT十7560(2+7)7h7Aa颗粒-颗粒之间为引力，范德华力与范德华势能Evdw296h(1+14h/入)波恩力作用方向始终相反Ekin2E布朗扩散力f(Ekin)31采用概率密度函数来描述kBexpV元kB水动力FCaop/(u,-u,)2d,32将颗粒视为球形81.00m以上的微小悬浮颗粒，常采用氧化铝、石英粉、高岭土和矿泥颗粒等作为室内实验材料1.38 ，但实验所用材料与实际工程中的材料存在差距，如表面粗糙度、吸附能力等。2.2微小颗粒迁移的观测方法反映颗粒迁移的观测方法有多种，目前有过滤称重法、浊度法、库尔特颗粒计数法、CT扫描、示踪剂法、核磁共振法及高倍显微镜动态观察等39-48 O表2 为各观测方法总结。每种方法只能用于某种特定的情况，存在许多不足，如CT扫描不能反映动态的渗流情况，示踪剂法无法对非连续性的渗流特征进行研究等，因此尝试多种观测方法相互结合，如核磁共振法与示踪剂法相结合，既可对实验过程中颗粒迁移速度和范围进行观测，又可得到实验结束后颗粒在渗流通道的分布情况；浊度法与高倍显微镜动态观察法相结合，可实现对局部颗粒迁移情况观测，又可对整个系统的迁移情况进行连续性观测。3渗流特征对颗粒迁移的影响研究相关学者采用了加速渗流、改变渗流方向、断流以及减小渗流速度等方式研究渗流特征对颗粒迁移的影响。3.1渗流速度对颗粒迁移的影响宋晓明49 进行了保持颗粒粒径不变和保持颗粒浓度不变，调整渗流速度大小的实验，发现渗流速度增大，颗粒的迁移量也更大，且随着流速的不断增大，水动力的影响开始占据主导，粒径对颗粒迁移的影响逐渐减小；GOPPERT501采用示踪剂观察，对5.00m以下的颗粒进行研究，发现低流速时会出现颗粒迁移速度比水流快的情况，随着流速的增大，颗粒迁移的速度与流速相近。周永潮51 以树脂砂为悬浮颗粒，观察渗流速度的改变引起颗粒迁移与沉积的变化，研究发现在较大的粒径比的工况下悬浮颗粒的穿透率与渗流的流速成正比，渗流速度对穿透率的影响较大。SASIDHARAN等52 通过研究微米级细菌在表2实验观测方法总结Table2Summary of experimental observation methods方法得到的参数优缺点文献原理简单，但操作复杂、效率低、不能进行连续性观测，无法观测过滤称重法随渗流液迁移的颗粒含量39-400.45m以下的颗粒操作简单、结果准确、可连续观测，但浊度与浓度的换算公式会随粒径的浊度法随渗流液迁移的颗粒含量 40-41变化改变宏观上颗粒迁移速度与迁可观测出颗粒的迁移速度与迁移范围，但对非连续的孔隙水流动特征无法示踪剂法 42-43移范围观测不受样品的颜色、形态和光学特征等因素影响，但无法检测粒径小于库尔特颗粒计数法随渗流液迁移的颗粒含量440.60 m的颗粒直接得出孔隙喉道结构和分布，但只能实验前后进行观测，无法得出实验核磁共振法孔喉处颗粒的滞留量45过程中的参数高倍显微镜动态局部的颗粒迁移速度与迁能实现对局部颗粒迁移过程的可视化，但可观测范围有限、适合进行局部46观察移量研究CT扫描孔隙处的颗粒分布可准确得出局部孔隙大小、颗粒分布情况，但不能反映动态渗流情况47-48120第54卷2023年第8 期水利水电技术（中英文）张喜伟，等/渗流作用下微小颗粒在多孔介质中迁移与沉积规律研究综述多孔介质中的迁移和滞留的影响，认为流速对颗粒的迁移和滞留影响明显，流速的增加会减少颗粒在介质中的滞留时间。以渗流速度为变量，研究发现渗流速度影响着颗粒沉积的位置，在低流速下颗粒大多都沉积在表层，在较高的流速下颗粒的沉积位置会出现在更深层，另外除流速外粒径比对颗粒沉积位置也有影响，在小粒径比的情况下颗粒更易沉积在表层2 3.53O综上可知，在较低流速下微小颗粒穿透率较低，沉积大多发生在表层；在高流速的情况下，小颗粒的迁移速度与水流速度相近，穿透率与流速成正比，颗粒的沉积位置会出现在更深层；粒径较大的颗粒迁移受流速的影响更明显，且较大的水动力可以增强颗粒的迁移3.2流向对颗粒迁移的影响改变渗流的方向对颗粒的迁移有很大影响，雷华阳等54 通过两个相邻的排水板，交替施加真空压力来改变渗流的方向，发现改变流向能有效地缓解堵塞，与常规真空预压相比排水量增加了8.37%。刘泉生【40 等通过双向变频恒压水泵来控制渗流的方向，得到相似的结论。PACHIDEH等55 通过改变加压的角度，来调整渗流方向与重力之间的夹角，探讨了不同渗流方向冲刷时土样的内部侵蚀特性，研究表明，水流方向的改变会对土体内部的侵蚀造成较大的影响，不可忽视。陈星欣等8.41 通过蠕动泵控制渗流方向与流速，采用了向下、向上和水平三种流向进行实验，发现在相同流速下，向下的渗流相对于水平与向上的渗流，渗出液的浓度峰值更大，且更快地达到浓度峰值，出现这种差异主要是重力在三个不同的渗流方向上可增强或削弱流速对颗粒弥散性的影响。郑咏班等56 采用45、60、90 三个角度的水流对黏土与砂的接触面冲刷，发现当接触面与水流方向垂直的时候是最容易发生接触流失，冲刷角度较小的时候启动坡降和破坏坡降都在一定程度上增加。张灿虹等57 进行了水平向与竖直方向上的两种渗流实验，来观察粉砂在不同渗流方向上的渗透变形特性，研究发现在其他影响因素相同的情况下竖向渗透的临界水力梯度要比横向的高出44%，水平向渗流破坏性更大综上可知，当渗流方向自上向下时，重力会对微小颗粒的迁移进行强化，使颗粒更易迁移且迁移的量更多；改变渗流的方向，在短时间内可使颗粒完成脱离再启动，相对与增加渗流速度来减小沉积量的方式，采用改变渗流方向的方法更有效3.3水流停滞对颗粒迁移的影响自然界中，水流情况复杂，断流期间颗粒的迁移机理也值得关注，TORKZABAN22等研究发现在水流停滞的区域，会造成许多微小悬浮颗粒的沉积与聚集，认为胶体在低渗流区的滞留与离子强度有很大的关系，离子强度越高的情况第二极小值能量势垒处停留的颗粒就会越多，颗粒自然的向低渗流区聚集；INRAHIM58低渗流区的离子强度高时，颗粒的双电层厚度会降低，使颗粒间的能垒降低，从而影响颗粒间的团聚性，使颗粒更易聚集。CARSTENS59认为在断流期间悬浮颗粒会出现滞留，滞留的方式主要是图5所示的三种情况，袁瑞强等6 0 进一步研究发现胶体解除吸附的量与断流时间呈反比，断流时间越长颗粒吸附的越稳定，且再次恢复水流时，流速对解除吸附的影响并不明显，认为断流后重力使胶体在更深的初级势阱中吸附；治雪艳等6 1 研究发现孔隙水的流速越低，越有助于胶体的滞留，但表面过滤现象越明显，使得深入土柱的少量胶体，分布在土柱内的沉积位置极不均匀。综上可知，在低渗流区甚至是断流的情况下，增加了颗粒接触的可能，使颗粒吸附更易发生，且随停滞时间增长，吸附更稳定。水流停滞期间，在高离子强度低渗流区更有利于微小悬浮颗粒的吸附。渗流方向1颗粒聚集在渗流恢复时造成堵塞零渗流区扩散渗流恢复后滞留受重力、布在零渗流区朗运动重力次级势阱滞留在相互作用力结合点处能垒结合点图5断流期间颗粒潜在的滞留机制59Fig.5Potential particle retention during low interuptioso121水利水电技术（中英文）第54卷2023年第8 期张喜伟，等/渗流作用下微小颗粒在多孔介质中迁移与沉积规律研究综述4当前研究存在的问题以及未来的发展趋势综上可知，目前许多学者对渗流作用下颗粒的迁移与沉积的影响因素进行研究，对各因素的影响机制也进行了深人分析，然而从当前研究来看，还存在以下问题需要进一步研究和探讨。（1)若研究渗流作用下的微小颗粒在多孔介质中的迁移与沉积机制，就要准确地反映出颗粒的受力情况，才能进一步研究其迁移与沉积规律，根据1.3节中对渗流作用下颗粒迁移受力计算的总结，易知目前的受力计算都是单一从宏观或是微观角度进行分析，并未将宏观表现与微观的受力分析相结合；且微观角度的受力计算忽略了颗粒形状和表面粗糙度对受力大小的影响。因此，以微观角度受力分析为基础，建立一个在宏观角度下颗粒受渗流作用下的迁移模型，是目前函待解决的问题之一。（2)在颗粒迁移的过程中不仅仅只有渗流作用造成影响，颗粒大小、pH、孔隙特征、化学因素、生物因素等对颗粒迁移都有较大的影响，目前对于多孔介质内微小颗粒运移影响因素的研究主要着眼于单一因素，在今后的试验研究中可以考虑增加试验因素及条件，这样更符合实际情况中为多因素耦合影响。因此，在多因素耦合影响颗粒迁移的情况下，可定量分析出渗流作用对颗粒迁移与沉积的影响，也是目前呕待解决的问题之一。（3）未来的研究中，应尝试多种观测方式相结合、宏观观测与微观观测相结合的观测方法对微小颗粒的迁移特征进行观测，可在宏观观测的同时，对局部微观下的颗粒迁移与沉积分布进行观测，实现对各渗流段的颗粒迁移与沉积量进行定量观测，从而掌握细颗粒运移的规律。对提高将来有关颗粒迁移研究的精度和广度具有重要意义。（4)非饱和土中的颗粒同样存在迁移特性，在地表的大部分介质都属于非饱和的状态，用传统的理论分析及实验手段不能解决非饱和介质中的颗粒迁移问题，故正确的测定非饱和介质的性质具有重要意义和实际价值，发展相应的多孔介质非饱和度描述方法，从理论分析和试验的角度来研究非饱和介质中的颗粒迁移规律，完善非饱和多孔介质的对流弥散方程，是未来研究颗粒迁移的重要发展方向5结论本文从理论研究、实验方法、观测方式、不同渗流特征的影响等方面分析渗流作用对颗粒迁移的影响，对不同粒径范围的颗粒迁移主要影响因素、迁移过程中的各种力学描述、不同渗流特征下颗粒迁移颗粒迁移的特征进行总结，其成果可为河道污染物的治理、矿泥库的排水反滤、地下水回灌过程中的堵塞等问题提供理论依据，为后续研究含水介质中微小悬浮颗粒的运移沉积规律提供参考。以下为本文的结论：(1)颗粒在迁移过程中，粒径在0.10 50.0 0 m范围内要考虑所有的力和机理。在0.10 1.0 0 m应主要考虑布朗扩散力的影响；10.0 0 50.0 0 m应主要考虑水动力、重力及惯性作用的影响；粒径0.10 10.00m为胶体到悬浮颗粒的过渡范围。（2）宏观上颗粒迁移与沉积采用对流弥散方程来描述；微观角度上，颗粒是否迁移，主要由微小颗粒与多孔介质的表面电性及DLVO作用能与重力、惯性、水动力之间的大小关系决定。（3)粒径较大的颗粒受流速的影响更明显，较大的水动力可以增强颗粒力迁移；重力会对微小颗粒的迁移进行强化，使颗粒更易迁移且迁移的量更多；相较于流速的变化，改变渗流方向在短时间内能有效的使颗粒脱离再启动，也更容易使水流通过；在高离子强度低渗流区甚至是水流停滞的情况下，更有利于微小颗粒的吸附。参考文献(References):1刘泉声，崔先泽，张程远多孔介质中悬浮颗粒迁移-沉积特性研究进展J岩石力学与工程学报，2 0 15，34（12）：2 410-2427.LIU Quansheng,CUI Xianze,ZHANG Chengyuan.Research ad-vances in the characterization of transportation and deposition of sus-pended particles in porous media J.Chinese Journal of RockMechanics and Engineering,2015,34(12):2410-2427.2黄修东，李伟，孙世霞地下水人工回灌物理堵塞特征及机理试验分析J中国农村水利水电，2 0 2 1，46(3)：2 3-2 5.HUANG Xiudong,LI Wei,SUN Shixia.Experimental research on thecharacteristics and mechanism of clogging during artificial groundwaterrechargeJ.China Rural Water and Hydropower,2021,46(3):23-25.3段国军，张顺福，介玉新滤网孔径和层数对反滤保土效果的影响分析J水利水电技术，2 0 2 0，51（1）：39-45.DUAN Guojun,ZHANG Shunfu,JIE Yuxin.Influence of pore sizeand filter layers on soil retention effect J.Water Resources and Hy-dropower Engineering,2020,51(1):39-45.4ROSENBRAND E,VAN BEEK V,BEZUIJEN A,et al.Multi-scaleexperiments for a coarse sand barrier against backward erosion pipingJ.Geotechnique,2022,72(3):216-226.5陈生水尾矿库安全评价存在的问题与对策J岩土工程学12254卷张喜伟，等/渗流作用下微小颗粒在多孔介质中迁移与沉积规律研究综述报，2 0 16，38(10)：18 6 9-18 7 3.CHEN Shengshui.Problems and countermeasures of safety evaluationof tailing pondJ.Chinese J.Geot.Eng.,2016,38(10):1869-1873.6HU W,SCARINGI G,XU Q,et al.Internal erosion controls failureand runout of loose granular deposits:evidence from flme tests andimplications for postseismic slope healing J.Geophysical ResearchLetters,2018,45(11):5518-5527.7BENNACER L,AHFIR N D,BOUANANIA,et al.Suspended par-ticles transport and deposition in saturated granular porous medium:particle size effects J.Transportin Porous Media,2013,100(3):377-392.8陈星欣，白冰重力对饱和多孔介质中颗粒输运特性的影响J岩土工程学报，2 0 12，34(9)：16 6 1-16 6 7.CHEN Xingxin,BAI Bing.Effect of gravity on transport of particlesin saturated porous media J.Chinese Journal of Geotechnical Engi-neering,2012,34(9):1661-1667.9BAI B,LONG F,RAO D Y,et al.The effect of temperature on theseepage transport of suspended particles in a porous medim J.Hydrological Processes,2017,31(2):382-393.1O BRADFORD S A,LEIJ F J.Modeling the transport and retention ofpolydispersed colloidal suspensions in porous media J.ChemicalEngineering Science,2018,192:972-980.11 IVES K J.Rapid Filtration J.Water Research,1970,4(3):201-223.12 ZHANG Q,YU Y,CUI Y.The role of particle size and molar ratio ofCa2+/Nat in the retention and remobilization of colloids in saturated-porous media J.Arabian Journal of Geosciences,2020,13(6).D0I:10.1007/s12517-020-5220-4.13】C O H R PINH EIRO I,SC H M IT Z P,H O U I D.Pa r