一、微生物在多孔介质中渗流的数学模型（论文文献综述）
毕永强,胡张明,王国柱,闫蕊,修建龙[1]（2021）在《考虑微生物运移特征的采油数学模型》文中指出为了提高微生物采油数值模拟软件模拟计算的准确性和稳定性,基于前期对微生物迁移滞留的实验研究成果,引入全新的微生物运移模型方程,体现了不可及孔隙体积、吸附作用和筛分作用对微生物在油藏中分布状态的影响,构建了能够反映微生物采油过程的一维两相（油、水）三组分（微生物、营养物以及代谢产物）数学模型。通过编制程序,模拟微生物采油过程,对不可及孔隙体积、吸附作用和筛分作用进行敏感性分析。结果表明:该模型可以模拟微生物采油过程,反映不可及孔隙体积、吸附作用和筛分作用对驱油过程的影响较为敏感,通过引入这些参数可以实现对微生物浓度分布、含水率和采收率的准确预测,为微生物采油施工方案的编制提供了一种数值模拟方法。
刘晓秀[2]（2020）在《回灌诱发近井壁处外源性颗粒迁移特性试验研究》文中研究指明地下水源热泵系统一般是以承压含水层作为冷热源,通过换热设备实现向建筑物供暖制冷的绿色空调系统,在节约能源、减少污染方面的贡献毋庸置疑,但同时也带来了一些负面影响,其中向中细砂承压含水层回灌困难是制约其可持续发展和技术进步的关键。在一些地区,承压含水层以松散沉积物如中细砂为主,砂土颗粒之间非关联,本身渗透性差,这将导致回灌水在含水层内流动缓慢,同时回灌水所携带的外源性颗粒将堵塞渗流通道,降低回灌区域含水层的渗透性能。根据堵塞机理可将堵塞主要分为物理、化学、生物堵塞,其中固体颗粒堆积引起的物理堵塞占总堵塞的50%,堵塞发生快且程度严重,因此,探究回灌过程中外源性固体颗粒在近井壁处承压含水层内的运移特性显得尤为重要。本文设计并搭建了悬浊液回灌砂箱试验台物理模拟地下水源热泵回灌过程,以控制变量法设计共4组试验工况,分别开展了两种初始回灌压力（17.058 k Pa和14.000 k Pa）,三种固体骨架颗粒级配（Dp=1.026 mm,Dp=1.343 mm和Dp=1.721 mm）的回灌试验,来研究地下水回灌诱发的近井壁处外源性颗粒的运移-沉积特性,以及过滤回灌水时滤膜等级的选择,研究结果表明:（1）悬浮颗粒在近井壁处含水层内的运移受机械弥散影响,初始回灌压力越高、固体骨架颗粒越粗时,悬浮颗粒运动所受弥散作用就越显着,具体表现为此时较大悬浮颗粒的穿透时间相对于滞后。（2）回灌悬浮颗粒在管井内流动时存在能量损失,易被筛滤网过滤且受重力作用沉积在砂箱进水室和近井壁处含水层内,固体骨架颗粒越细沉积越容易发生。（3）各工况试验中回灌压力的总体分布趋于一致,均在出现最大值后逐渐下降,最终维持某一压力水平。由于试验运行时间与模式有限,回灌压力未发生明显的周期变化,实际工程中渗流通道内颗粒堵塞可能会周期性重复,因此判断在长期持续的地下水源热泵回灌过程中回灌压力应同颗粒堵塞发展过程协同变化。（4）流出悬浮颗粒分布主要集中在1-30μm,粒径水平总大于目前回灌水处理过滤器等级为3μm的过滤要求。可以认为对回灌水所携带3-30μm悬浮颗粒进行过滤处理的必要性不大,可选择性降低过滤器等级以降低过滤成本;同时,在保证防砂前提下,井壁筛网的孔径应尽可能允许携砂回灌水通过。（5）初始回灌压力和固体骨架颗粒级配均影响渗透系数变化。初始回灌压力越低、固体骨架颗粒越细时,渗透系数被影响的渗流范围越大;骨架颗粒越粗,悬浊液对渗透系数的变化影响越不明显。悬浮颗粒在多孔介质内的运移受边界的影响,反映为砂箱左右两侧渗透系数变化趋势相似,且较渗流中心面处小,但上下边界的影响不明显。综上所述,初始回灌压力和固体骨架颗粒级配是影响近井壁处外源性颗粒运移的重要因素。在实际地下水源热泵回灌项目中,完成目标含水层勘测后,可设计较大回灌压力,以降低外源颗粒在近井壁处沉积风险,该处同时是治理恢复堵塞的关键环节;对于回灌水过滤处理程度,也可根据当地含水层条件选择合理的过滤器等级。
崔瑞娟[3]（2020）在《基于模式微生物Pseudomonas aeruginosa的地下水人工回灌多孔介质堵塞机理研究》文中进行了进一步梳理人口增加、气候变化、水源污染、地下水超采等环境问题使得地球上可利用水资源短缺现象愈演愈烈,地下水人工回灌技术已成为应对水资源短缺与相应环境地质问题的重要手段之一。但是,回灌过程中的堵塞问题对回灌效率、运行成本及工程寿命有着显着的不利影响,成为制约地下水人工回灌技术推广与应用的主要因素之一。为了促进地下水人工回灌技术的发展,缓解水资源短缺引起的环境地质问题,本文通过室内实验对回灌过程中多孔介质的生物堵塞规开展研究。在着重研究微生物堵塞规律及机理的基础上,进一步研究了人工回灌过程中物理、化学因素对多孔介质中生物堵塞的影响,为回灌过程中多孔介质微生物堵塞的预防、控制与治理提供科学依据。论文依托于国家自然科学基金项目“城市雨洪水地下回灌过程中复合型堵塞的机理、识别方法与控制技术研究”。地下水人工回灌工程中多孔介质堵塞的类型通常分为物理、化学和生物堵塞三种。其中,对于生物堵塞,由于其种类、影响因素繁多,并且微生物在环境中参与了各种水文地球化学过程,生物生长规律、迁移运动规律及其对堵塞的影响途径也复杂多样。本次开展室内理论研究,选择铜绿假单胞菌（Pseudomonas aeruginosa,P.a）为模式微生物,分析人工回灌过程中生物堵塞规律,揭示微生物堵塞机理,并模拟常见物理和化学堵塞物质（悬浮物、Fe（III）等）对微生物堵塞的影响,得到以下主要结论:1.单一微生物堵塞条件下,整体堵塞演化过程具有明显的阶段性:初期平稳、中期下降和后期相对稳定。实验初期由于微生物在石英砂中的附着力较小,在水流剪切力的作用下部分微生物从石英砂表面脱落,渗透系数变化较小,整体特征相对平稳;实验中期微生物适应了水流的剪切力,且在营养物质的支持下迅速繁殖,处于指数增长阶段,附着力增强,多孔介质渗透性急剧减小;实验后期微生物的生长量与衰亡量达到动态平衡,多孔介质微生物堵塞达到稳定阶段。2.随离子强度的增大（0200mM的实验范围内）,微生物堵塞发生的时间延后、堵塞程度减小。当离子强度在0100mM范围内时,外源阳离子中和了微生物与石英砂表面的负电荷,促进了微生物在石英砂表面的吸附,而微生物在生长过程中产生的碱性物质则促进了入渗介质中部分物质的溶解,二者的相互作用使介质渗透性下降的时间延后;当离子强度达到200mM时,由于渗透压较大,抑制了微生物的生长,同样导致了微生物堵塞时间的延后;离子强度增大造成细胞渗透压增大,不利于细胞摄取营养物质,导致多孔介质中微生物堵塞程度随着离子强度的增大而减小。3.随着营养浓度的增加（在020mM的实验范围内）,微生物堵塞速率加快、堵塞发生的时间提前、堵塞程度加重。营养由寡到丰,微生物生长繁殖速度加快,造成多孔介质堵塞速率加快;同样的,营养物质充足,微生物生长较快,多孔介质孔隙被占据的速度大于被释放的速度,使得微生物堵塞开始发生的时间提前;适宜的营养浓度促进微生物生长繁殖,使得微生物体积增大,生成更多的胞外聚合物,导致实验末刻微生物堵塞程度加重。4.悬浮物与微生物共同作用,将加快多孔介质堵塞进程、加重堵塞程度。加入悬浮物后微生物堵塞发生的时间提前,这是由于悬浮物本身会造成多孔介质堵塞,同时悬浮物与微生物结合粘附,引起更严重的团聚、絮凝,进一步加快了堵塞的发生,加速了堵塞的形成,加重了堵塞的程度;悬浮物本身具有较强的迁移性,而微生物与其黏附后在多孔介质中的共迁移,使得堵塞深度加大。5.Fe（III）与微生物共同作用,将加快多孔介质堵塞进程、加重堵塞程度。在微生物活动下,环境呈弱碱性,促进了胶体态Fe（III）的生成,与微生物黏附聚合后体积增大,使介质堵塞发生的时间提前;当加入的Fe（III）浓度大于3mg/L后,微生物与Fe（III）超过吸附平衡,Fe（III）胶体对多孔介质堵塞的影响增大,可导致堵塞速率加快;Fe（III）与细胞结合形成新的物质以及Fe（III）在碱性条件下形成氢氧化铁固体,造成多孔介质堵塞程度加重;在Fe（III）的迁移作用影响下,多孔介质堵塞深度进一步增加。
劳天颖[4]（2020）在《纳米乳化油修复地下水硝酸盐过程中的多孔介质生物堵塞研究》文中提出地下水污染原位生物修复过程中,生物活动产气、微生物细胞增殖、胞外聚合物累积往往是造成孔隙介质堵塞的主要原因,这三种作用通常紧密联系在一起,导致修复效率降低甚至失效。为揭示三者之间的协同效应,探索有效的缓解途径,本文以纳米乳化油为碳源、市售反硝化菌剂接种微生物开展了地下水硝酸盐氮污染去除模拟批实验研究,论文主要取得以下结论:（1）模拟实验运行的81 d（IV周期）内,单位体积纳米乳化油（mL）平均可去除64.69 mg硝氮,总去除率达83.13%;N2和CO2是主要气体成分,降解1 mg硝氮平均产出0.16 mL N2及0.51 mL CO2;反硝化菌群生长曲线呈下降趋势,可划分为适应期、稳定期及消亡期三个阶段,优势菌属均具有产黏性代谢产物的特性,微生物的丰富度和多样性在前期较低,后期优势明显;以多糖（PS）及蛋白（PN）为主要成分的胞外聚合物（EPS）是微生物主要代谢产物,降解1 mg硝氮平均产出0.16 mg多糖及0.80 mg蛋白。（2）在纳米乳化油原位修复硝酸盐氮污染的过程中,产气、微生物细胞量及胞外聚合物三种堵塞因素错峰出现,产气的高峰出现在前,EPS的峰值出现在后,微生物细胞量则从初始处于下降趋势,协同效应明显。整个堵塞过程可划分为015 d、1530 d、3058 d和5881 d四个阶段,多孔介质体系的有效孔隙度(nMobile)分别经历快速下降、较大回升、小幅下降和大幅回升。假设封闭体系仅在硝氮浓度不再降低的迟滞期排气,模型预测三者协同作用造成的最大渗透性损失可达72.12%,产气在孔隙中占据的体积(nGas)大部分时间在75%以上,对生物堵塞的贡献最大。（3）模拟地下水含水层系统不同开启程度设计不同排气场景,假设系统以7.5 mL·d-1的恒定速率排气,nGas会降低12个数量级,渗透性损失最多可减少26%;假设气体能随产随排,微生物细胞量和胞外聚合物造成孔隙介质的最终渗透性损失降至24.43%,产气对堵塞的贡献率均随着含水层开启程度增加而下降。表明对于相对封闭的含水层系统,采取相关措施增强其开放程度以促进有效排气是有效的堵塞缓解手段。
初彤[5]（2020）在《城市雨洪水地下回灌中悬浮物堵塞引起的变饱和入渗过程和数值模拟》文中研究表明近年来,城市内涝问题频发与淡水资源紧缺是两个迫在眉睫的问题,而将城市雨洪水资源回灌入地下含水层储存正是解决这两个问题的优良措施,对解决城市水安全问题,缓解城市用水危机有着重要意义。但是堵塞现象一直是制约地下水人工回灌的一个重要问题,其中又以物理堵塞中的悬浮物堵塞问题最为突出。现有的国内外的地下水回灌过程中的悬浮物堵塞问题多依托于室内实验,研究在稳定饱和流的条件下,单一条件对堵塞过程的影响。而雨洪水回灌入渗特征复杂,常表现出非连续性及干湿交替的变饱和过程,因此,为更准确地刻画天然城市雨洪水利用过程中的回灌能力,亟待开展相关方面的研究工作。本文对雨洪水地下回灌中可能发生的悬浮物堵塞和变饱和渗流问题,采取了野外调查、室内实验与计算机模拟等方法开展研究。主要包括分析城市雨洪水水质特征及不同堵塞类型的发生潜力,研究城市雨洪水地下回灌过程中悬浮物的堵塞规律及发展过程的计算机模拟。通过对上述内容的研究,得到结论如下:（1）此次采集的长春市区五种下垫面类型雨洪水样品的水质除部分样品的铵根离子超标外,其余指标满足地下回灌水质标准,可用于地下水回灌,但从水质所引发的堵塞风险角度看,其城市雨洪水地下水人工回灌过程中化学堵塞和生物堵塞的风险非常低,物理堵塞（主要为悬浮物堵塞）的风险较高。（2）引起雨洪水回灌堵塞的悬浮物主要以5μm以上非膨胀性无机矿物颗粒为主,含量可达到90%左右,如长石、石英等,对比不同类型雨洪水,路面雨洪水的无机成分含量最高,堵塞风险最高,草地雨洪水样品的有机成分含量相对较高,综合比较天然雨水的堵塞风险最低。（3）室内雨洪水入渗回灌实验表明:内部-表面混合堵塞是呈阶段式发展的,首先发生内部堵塞,内部堵塞的发生区间在0-6.4cm深度范围,堵塞过程对剖面饱和度影响非常小,在回灌初期介质饱和度由非饱和迅速转变为饱和状态后,内部堵塞仅改变了入渗剖面如孔隙度（下降0-69%）等水力参数,剖面饱和度维持在近饱和状态（80%-100%）;当表面入渗介质的孔隙直径下降至小于悬浮物直径时,表面堵塞开始发展,在此阶段,剖面饱和度由近饱和状态转至非饱和状态（60%左右）实验结束时表面堵塞的淤积层最大累积厚度为1.7cm。（4）对比不同表面堵塞淤积层厚度下的渗流状态可以发现:当垂向下渗补给过程中,淤积层厚度越大,淤积颗粒粒径越小,渗透能力越差。但当淤积层颗粒越小,其进入下部砂层内部的可能性越大,实验表明其运移深度不仅受控于淤积层介质粒径与渗透介质有效孔隙直径之比,还与入渗过程中的实际流速和淤积层颗粒起动流速之间的大小关系密切相关,即当入渗介质内部有悬浮物颗粒沉积时,仅当渗流速度大于起动速度时可使沉积悬浮物再次随水流运移。（5）运用非饱和渗流、悬浮物运移及相关理论,构建了悬浮物堵塞-变饱和渗流耦合数值模型,并使用COMSOL Multiphysics软件对该模型进行求解,将模型模拟结构与室内实验数据对比,可以看出此模型能较好的反应回灌工程中堵塞过程与渗流过程的协变关系。（6）采用所构建模型模拟了不同的回灌水悬浮物浓度的入渗过程,模拟结果显示:在内部堵塞过程中,悬浮物浓度促进堵塞的过程,但对渗透介质内的饱和度分布影响不大;在表面堵塞过程中,悬浮物浓度越高,淤积层的增长速率越快,渗透介质越快释水转变为非饱和带,流量、饱和度分布等渗流特征受其影响较大。（7）进一步就用构建模型模拟了不同的间歇回灌周期下的雨洪水入渗过程,模拟结果显示:间歇回灌及间歇回灌周期对堵塞发展过程的影响较小,但会对不同周期的渗流特征产生相对较大影响;淤积层和渗透层的渗透系数是影响渗流速度随淤积层厚度的衰减特征的因素,但是,通常情况下,当淤积层厚度大于5cm时,渗流速率衰减接近于0,此时几乎完全堵塞。
李旭[6]（2020）在《抽/注水井附近非均质介质中溶质运移机理及数值模拟研究》文中指出在地下水污染物运移理论研究中,通常将抽/注水井附近地下水溶质运移认为是径向溶质运移问题。该理论目前已经被广泛用于径向示踪试验、串层污染以及地下水修复等领域。例如,单井注抽试验（Single-well push-pull test,SWPP试验）是通过抽水井向含水层注入相应的示踪剂,在同一个抽水井抽取溶液,并通过拟合示踪剂穿透曲线获得含水层水文地质参数（孔隙度、弥散度以及地下水流速等）;随着矿产资源勘查以及地下水资源的开发利用,建设了大量地质钻孔以及供水井,但这些井成为了潜在的地下水流和污染物迁移的优先通道,进而引发串层污染;此外,利用抽/注井进行含水层污染的修复采用循环井技术,由于其具有成本低、效率高等优点,目前已经被广泛应用在地下水原位修复领域,成为径向溶质运移理论在地下水污染原位修复方面的重要应用。通过国内外文献调研发现,尽管目前径向溶质运移理论研究成果丰富,但是仍旧存在许多科学问题亟待解决。首先,前人在研究径向溶质运移问题时,通常忽略了由钻井施工工艺所导致抽水井附近水力性质发生变化而引起的表皮效应;其次,由非均质含水层表现的双渗透性进而导致的穿透曲线呈现双峰的异常溶质运移问题;此外,抽水井附近由于受到生物化学堵塞等因素的影响,会导致井管附近区域渗透系数、有效孔隙度、弥散度发生变化等。为此,本文将抽水井附近的表皮效应、双渗介质以及微生物堵塞问题统称为抽水井附近的非均质问题,在考虑了上述的影响因素后,会进一步加剧径向溶质运移问题的复杂性。围绕上述问题,本文以径向示踪试验以及串层污染为研究背景,采用解析法、数值法以及参数反演来揭示抽/注水井附近非均质介质中溶质运移规律。主要的研究内容与结论如下:（1）基于带观测孔的示踪试验,建立了考虑表皮效应的径向溶质运移模型,并提出了新的非费克径向溶质迁移模型,并利用非费克理论模型模拟了非均质含水层径向弥散实验。传统示踪试验很少考虑抽水井附近的表皮效应（由于钻井施工工艺所导致抽水井附近一定区域水力性质以及弥散参数发生变化）。为此,建立了考虑表皮效应的径向溶质运移的两区模型来分析表皮效应对穿透曲线的影响,采用Laplace变换以及数值逆变换得到了模型的半解析解。研究结果表明:（1）表皮与含水层之间弥散度的差异会导致浓度分布曲线斜率在界面处发生突变,且表皮弥散度越小表皮区域的浓度分布曲线越陡峭;（2）表皮与含水层孔隙度的差异并不会导致界面处浓度分布曲线斜率发生突变,这与弥散度的影响不同;（3）表皮区域的传质系数越大穿透曲线的峰值越小且拖尾现象越明显;（4）敏感性分析表明,穿透曲线对于表皮区的有效孔隙度最为敏感,因此表皮区域的孔隙度对试验的影响是十分重要的,在试验过程中不能被忽视。此外,根据非均质径向溶质运移实验资料显示的穿透曲线具有双峰的现象,提出了考虑不同边界条件的径向溶质运移两区可动（MM）模型,并通过线性对角化、Laplace变换以及数值逆变方法得到了模型的半解析解。研究结果表明:（1）MM模型是由两个区域的对流-弥散构成的并且考虑两个区域存在溶质的质量交换,其穿透曲线表现出了双峰的现象,因此该新模型能够用于分析非均质含水层双峰现象的运移机理;（2）两区之间的传质系数越大,双峰现象明显微弱;另外,当两个渗透区域的实际地下水流速差异越大时,双峰现象越明显;（3）应用对流-弥散方程（ADE）,传统两区（MIM）模型以及MM模型三种模型对室内非均质径向弥散实验进行模拟,结果表明MM模型能较好地刻画非均质含水层中异常径向溶质运移规律。（2）针对SWPP试验过程中地下水和溶质运移问题,利用数值方法系统地构建了表皮效应和区域地下水流影响下的径向溶质运移新模型,提出了SWPP试验测定天然地下水流速的新方法。SWPP试验同样也受表皮的影响,且表皮通常具有不同结构类型（均匀和非均匀表皮）。针对这一问题,建立了均匀和非均匀表皮的SWPP试验数值模型,在考虑非均匀表皮的情况下,提出了通过对不同深度浓度以及流速积分加权的方法求取井管内实际的平均浓度。研究结果表明:（1）对于均匀表皮,表皮孔隙度越小,试验的穿透曲线的值越小,另外表皮的弥散度越小,穿透曲线值也越小;（2）对于非均匀表皮,表皮的渗透系数、弥散度以及有效孔隙度均能够改变井壁处在垂向上的浓度分布曲线,尽管表皮区渗透性变化会导致浓度分布曲线发生波动,但是不影响井内的平均浓度;（3）非均匀表皮的结构在实际中很难观测,因此可以将非均匀表皮等效成为均匀表皮,并利用加权平均的穿透曲线来解译试验数据。同时,通过数值模型的手段提出了SWPP测定天然地下水流速的方法,明确了表皮性质以及区域地下水流场对径向溶质运移的影响,系统地构建了表皮效应和区域地下水流影响下的径向溶质运移理论。研究结果表明:（1）不同的区域地下水流速会导致穿透曲线呈现两种不同的类型,地下水流速较小时为第一类单调衰减的穿透曲线,而地下水流速较大时为第二类在早期具有一个峰值的穿透曲线;（2）利用Leap and Kaplan（1988）的模型计算的区域地下水流速小于实际值,参数反演的误差主要是由于峰值时间与溶质羽的质心运移至井内的时间不相吻合;（3）表皮的渗透系数越大,SWPP试验的穿透曲线在早期浓度越小;另外,随着表皮的厚度增加,表皮效应对SWPP试验试验的影响也会进一步增强。（3）针对串层污染这一问题,采用数值和解析的方法建立了多因素多相态的串层污染理论模型,并模拟了深部承压含水层中的水流以及反应性溶质运移问题。围绕微生物堵塞影响注水井附近渗流场这一核心问题,系统地建立了多物种（微生物、氧化剂和还原剂）、多物理场（流场、溶质场、生物化学场）、多相态（溶解态、吸附态）、变渗透系数（微生物主导的动态表皮）的串层污染数值模型。研究结果表明:（1）微生物生长主要集中在井管附近,导致该区域的孔隙度以及渗透系数减小;（2）井管附近的微生物堵塞使得通过井管的串层流量减小,且井管内溶解氧浓度越大,微生物堵塞的程度越高,串层流量在中后期越小;（3）微生物堵塞一方面参与污染物的反应消耗,另一方面微生物的堵塞减小了串层流量,对地下水资源保护起到积极作用。由于串层污染受到多重因素的影响,导致串层流量呈指数衰减。针对此问题,提出了用一个指数函数来刻画串层污染过程中的流量变化,并在此基础上建立考虑表皮效应的变流量的径向溶质运移模型,利用Laplace变换和数值逆变换获得该模型的半解析解。研究结果表明:（1）井管附近的物理、生物、化学堵塞以及地下水位下降导致串层流量的减小可以用一指数函数来刻画;（2）串层流量的衰减导致径向的地下水流速减小,进而影响径向的溶质运移,且流量衰减越快,溶质的穿透曲线的浓度越小;（3）最终的稳定流越小,径向的地下水流速衰减的越小,导致溶质运移越慢,这对于深部地下含水层的保护有积极的作用。综上所述,本文主要从四个方面展开抽/注水井附近非均质介质径向溶质运移规律的研究:表皮效应、非费克运移、微生物堵塞（动态表皮）以及变流量,且通过三种方法（解析法、数值法以及参数反演）来探讨抽/注水井附近的非均质结构对示踪试验以及串层污染的影响机理。研究表明:表皮效应能够改变抽/注水井附近的水力性质以及弥散参数,因此非均质扰动会影响示踪试验的反演精度;针对异常弥散问题,建立了新的非费克模型,结合实验数据研究表明本模型能够较好地模拟非均质介质中双峰的径向溶质运移规律。此外,微生物作用下的生物化学反应促进其生长繁殖,进而对介质造成堵塞,一方面改变抽/注水井附近的水力性质,另一方面导致串层流量衰减以及改变径向溶质的运移规律,对深部地下水资源保护具有积极的影响。本文研究成果对于提高水文地质参数反演精度以及保护地下水资源具有一定指导意义。
翁时超[7]（2020）在《基于二维孔隙结构的多孔介质生物堵塞过程及机理研究》文中指出多孔介质生物堵塞现象是渗滤设施运行过程中常见的危害。本文在前人关于多孔介质生物堵塞的过程及机理以及相关防控措施研究的基础上,针对现有研究缺乏直观的生物堵塞过程及机理方面的不足,本文采用二维多孔介质试验装置,研究渗滤设施多孔介质内部生物膜生长与渗流流场的相互作用规律,并从以下几个方面展开研究:（1）选取多孔介质常用的三种填料:沸石、砾石和陶粒,分析三种基质的尺寸特征、轮廓特征和棱角特征的特征,以及多孔介质孔隙结构的差异。探究不同孔隙结构下多孔介质内部水力情况及生物膜生长过程,并分析生物膜增长与水力情况变化之间的相互关系。研究结果表明沸石呈现棱柱状且具有较多棱角,而陶粒呈现球状且表面较为平整,砾石则介于两者之间。由沸石形成的孔隙结构中孔径差异较大,由陶粒形成的孔隙结构较为均匀。沸石与砾石形孔隙结构由于其孔径差异大而具有较不均匀的流场。生物堵塞的产生将强化流场的不均匀性。沸石类孔隙结构内具有明显的优先通道,整体表现出较好的流通性但水力效率较低,而陶粒形孔隙结构无明显优势流现象,具有较高的水力效率。（2）通过调节进水流量及进水浓度,探究多孔介质在不同进水条件下的生物堵塞过程及水力变化情况。研究结果表明,提高进水流量将影响试验初期生物膜的增长,并不影响生物堵塞的程度;降低进水浓度将影响试验中期生物膜的增长速率;在相同污染负荷下,通过提高进水流量降低进水浓度将大大减缓生物堵塞的形成,同时降低了试验装置内死水区域的面积。研究认为在渗滤设施运行过程中通过出水回流的方法,提高进水流量降低进水浓度将有效减缓多孔介质生物堵塞的发生。（3）当多孔介质在合理的进水条件下,研究通过对部分基质进行表面疏水改性,探究基质表面疏水改性对生物堵塞过程的影响;在试验末期,对试验装置进水冲刷,探究基质表面改性对生物膜剥落的影响。研究结果表明,基质表面改性将影响微生物在基质表面的附着,使多孔介质生物堵塞的发生延缓;同时,基质表面改性将提高生物膜剥离量,含有50%改性基质的试验装置在冲刷试验后水力交换面积恢复到86.19%,相比无改性基质装置的75.34%提高了 10%左右。
王谋薇[8]（2020）在《滑翔医院高铁锰地下水对回灌堵塞规律研究》文中认为地源热泵作为缓解传统能源压力的新技术,得到了大力的推广,但在实际工程中存在着回灌堵塞这一重要难题。本文通过对地下水源热泵回灌堵塞规律的研究,探讨了地下水源热泵回灌堵塞规律,为今后地下水源热泵回灌堵塞的防治方法提供理论基础,对解决地下水源热泵回灌堵塞问题有重要意义。本研究在滑翔医院地下水源热泵实地考察的基础上,模拟室内地下水源热泵回灌平台,通过设计对比实验,探究不同井壁材质和不同铁、锰离子浓度对地下水源热泵回灌堵塞的影响规律。本文结合微生物营养物质迁移降解模型、微生物生长与衰亡模型、孔隙率变化模型和渗透系数变化模型,建立符合本实验条件的生物堵塞预测数学模型,预测地下水源热泵回灌堵塞的发展趋势,分析了地下水源热泵堵塞情况。主要研究成果如下:（1）通过设置5种不同材质浸泡对比实验结果分析可知,熟铁相对其他材质更容易被腐蚀,有利于微生物附着在铁上,从而便于微生物的生长繁殖,更有利于后续实验的展开。（2）根据不同铁离子浓度对地下水源热泵回灌堵塞规律的研究结果分析可知,随着实验时间的增加,各砂箱水通量和渗透系数都逐渐下降,20mg/L浓度铁离子的水通量和渗透系数下降百分比最大,同时在相同浓度下,18cm处的出水口的水通量和渗透系数下降百分比最大。通过平板计数方法测定砂箱内不同深度的微生物生长数量可知,12-18cm处的微生物数量较多,由于微生物在生长过程中会产生代谢产物和气体等物质,同时随着微生物量的不断增加也会形成生物膜,堵塞多孔介质孔隙,形成生物堵塞。因此微生物数量的增加,会加快生物堵塞的速度。（3）根据不同锰离子浓度对地下水源热泵回灌堵塞规律的研究结果分析可知,随着实验时间的增加,各砂箱水通量和渗透系数都逐渐下降,5mg/L浓度锰离子的水通量和渗透系数下降百分比最大,同时在相同浓度下,18cm处的出水口的水通量和渗透系数下降百分比最大。通过平板计数方法测定砂箱内不同深度的微生物生长数量可知,12-18cm处的微生物数量较多,同时锰离子浓度越高,微生物数量越少,可以说明高浓度的锰对微生物具有一定的毒害作用,会抑制微生物的生长繁殖。（4）基于铁、锰离子浓度对地下水源热泵生物回灌堵塞规律的研究实验数据,根据微生物生长与衰亡、营养物质降解、孔隙率-渗透系数关系理论,根据砂箱渗流实验的水动力条件和定解条件,建立一维砂箱回灌生物堵塞预测模型,通过COMSOLMultiphysics软件数值模拟,结果表明实测值与模拟值基本吻合,因此该组合模型基本可以模拟本实验渗透性变化,从而为预测滑翔医院地区地下水源热泵回灌堵塞提供了一定的理论依据。
王天源,修建龙,崔庆锋,黄立信,马原栋,俞理[9]（2019）在《微生物驱数值模拟研究进展》文中研究说明基于微生物驱采油机理,从数学模型和软件应用2个方面介绍和总结微生物驱数值模拟研究现状。由于经典微生物驱油模型（Islam模型、Zhang模型和Chang模型）不包含代谢产物组分,分别从产物主要以生物表面活性剂、生物聚合物以及其他产物模型来阐述现存模型的优缺点;主要从MTS,UTCHEM,CMG-STARS,ECLIPSE和MRST这5个方面总结微生物驱数值模拟的软件应用。当前微生物驱数学模型无法准确体现实际微生物驱油过程,均存在些许不足。因此,今后研究的重点和趋势为:1)建立完善的多孔介质空间模型来准确描述多孔介质内部孔隙结构;2)系统地研究微生物的形状尺寸对微生物运移和驱油的影响;3)建立多因素、多组分耦合影响下的微生物驱数学模型。
张宇[10]（2019）在《微生物淤堵作用下的土体渗透特性研究》文中研究说明垂直防渗帷幕是简易填埋场采取的主要防渗措施,为提高已建填埋场的污染控制标准,有必要降低防渗帷幕的渗透系数进而提升其阻隔性能。微生物能附着于多孔介质表面形成生物膜占据孔隙体积,进而降低其渗透系数,但前期研究中载体大都为单一无机材料,微生物固着量较少,渗透性降幅有限,且生物膜形成机理及影响因素等尚不明确。因此,本文引入有机纤维与传统粉土、粉细砂组成复合材料,选用垃圾渗滤液中的常见菌种大肠杆菌作为生物试剂,首先对微生物在素土及不同种类纤维材料上的固着与分布特性分别进行分析,探讨微生物在不同载体上的固着机理;并从中选取最佳载体材料,探究纤维掺量对微生物膜渗透特性的影响,以期增大微生物固着量,大幅降低复合材料渗透系数;基于复合材料形成生物膜,进一步探究其渗透性对环境条件的响应,考虑影响因素包括土质类型、酸碱性、盐度、水力梯度等;同时对复合材料及生物膜结构进行细观表征,从宏微观两层面、物理化学生物多角度揭示微生物固着成膜机理;最后基于有限元软件对污染物在防渗帷幕中的迁移规律进行研究,分析了各种因素对污染物击穿帷幕时间的影响。取得了相应的研究成果:（1）土颗粒表面和水介质之间的固-液分界面为微生物的固着和生长提供了理想的环境,微生物能够固着于土颗粒表面,并且土体中微生物量随时间不断增加,其中低生物量区主要分布在土样中上部,高生物量区主要分布在土样下部,体现出随渗流路径递减的趋势;相比于其他纤维材料,碳纤维具有更佳的生物相容性,微生物在碳纤维表面表现出最优异的固着率。（2）具有良好生物亲和性的碳纤维作为最佳固着载体,对微生物淤堵作用起到了促进作用。结果表明,相比于未掺加纤维的素土试样,微生物对纤维加筋土样的防渗效果更为显着;当碳纤维含量为0.20%时,生物膜淤堵作用在高水头条件下保持最优,土体渗透系数在较短时间内降低2-3个数量级,达到隔离墙防渗性要求。（3）土体孔隙尺寸在保持微生物活性方面起着非常重要的作用。试验结果表明,微生物在土体内的生长与繁殖需要一定的空间,微生物淤堵的效果随着黏土含量的增加而降低。当微生物在孔隙尺寸较小的多孔介质中生长繁殖时,微生物的生长除了会受到空间的限制,可能还会受到自身数量的限制作用。（4）生存环境中的pH值对微生物的生长有着更为显着的影响。试验结果表明,微生物淤堵作用在pH值为7时达到最优,过高或过低的pH值会降低酶的活性,破坏细胞膜的稳定性,抑制微生物对营养物质的吸收。（5）盐度对微生物淤堵效果的抑制作用较小。试验结果表明,试验初期,渗透系数对盐度变化的敏感度较低;随着试验的进行,渗透系数降低速率随盐度的增加而降低。这是由于高盐度环境下微生物的代谢酶活性受阻,生长缓慢。（6）不同水平以及不同加载方式的水流剪切力对微生物淤堵作用有着显着的影响。试验结果表明,成梯度增加的水流剪切力可显着增加细胞的粘附能力,而单一加载较高的水力梯度,不利于细胞的粘附,导致微生物在短时间内的大量脱落。（7）防渗帷幕渗透系数及厚度、填埋场水头、帷幕材料的扩散系数及阻滞因子对污染物的运移具有显着影响。水头越低,帷幕渗透系数越小,厚度越大,帷幕对污染物的阻滞效果越好,污染物的击穿时间越长;在低渗透性条件下,击穿时间对扩散系数的变化较敏感;阻滞因子对击穿时间的影响较大,仅是小数级的变化,就可使击穿时间相差十几年。（8）与传统的水泥系防渗帷幕相比,利用微生物技术进行防渗帷幕的改良大大降低了碳排放量,有利于保护生态环境,这也是岩土工程界在建设“资源节约型、环境友好型”社会过程中的具体实践与努力方向。
二、微生物在多孔介质中渗流的数学模型（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、微生物在多孔介质中渗流的数学模型（论文提纲范文）
（1）考虑微生物运移特征的采油数学模型（论文提纲范文）
| 1 微生物运移概念模型 |
| 2 微生物采油数学模型的构建 |
| 2.1 假设条件 |
| 2.2 模型建立 |
| 2.2.1 微生物运移方程 |
| 2.2.2 营养物运移方程 |
| 2.2.3 代谢产物运移方程 |
| 2.2.4 物性参数变化方程 |
| 2.2.5 初始及边界条件 |
| 3 算例模拟结果与分析 |
| 3.1 模型及相关物性参数 |
| 3.2 参数敏感性分析 |
| 3.3 模型适应性和准确性 |
| 4 结论 |
| 符号解释 |
（2）回灌诱发近井壁处外源性颗粒迁移特性试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 地下水人工回灌 |
| 1.1.2 人工回灌堵塞 |
| 1.2 人工回灌堵塞机理研究 |
| 1.2.1 化学堵塞研究现状 |
| 1.2.2 生物堵塞研究现状 |
| 1.2.3 物理堵塞研究现状 |
| 1.2.4 堵塞的预防与治理研究 |
| 1.3 近井壁处外源性颗粒迁移现状及研究意义 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 第二章 近井壁处颗粒迁移沉积试验 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验台系统设计 |
| 2.2.1 基本相似性与比尺关系 |
| 2.2.2 试验模型设计 |
| 2.2.3 悬浊液回灌砂箱试验台 |
| 2.3 试验材料 |
| 2.3.1 多孔介质材料 |
| 2.3.2 悬浮微小颗粒 |
| 2.4 试验方案 |
| 2.4.1 试验前期准备 |
| 2.4.2 试验流程 |
| 2.4.3 试验影响因素 |
| 2.4.4 试验工况设计 |
| 2.5 试验台测试系统 |
| 2.5.1 温度测试 |
| 2.5.2 压力测试 |
| 2.5.3 粒度分布曲线测定 |
| 2.5.4 颗粒含量称重测量 |
| 2.5.5 渗透系数测量 |
| 2.6 试验误差分析 |
| 2.6.1 温度误差分析 |
| 2.6.2 压力误差分析 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 近井壁处颗粒迁移沉积特性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 回灌压力分析 |
| 3.3 流出悬浮颗粒D90粒径分布 |
| 3.3.1 初始回灌压力对颗粒运移的影响 |
| 3.3.2 固体骨架颗粒级配对颗粒运移的影响 |
| 3.4 砂箱内渗透系数分布 |
| 3.4.1 初始回灌压力对渗透系数的影响 |
| 3.4.2 固体骨架颗粒级配对渗透系数的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 颗粒出流与沉积分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 遮光率与颗粒含量测定 |
| 4.3 流出颗粒含量分析 |
| 4.4 砂箱内颗粒沉积分布 |
| 4.4.1 多孔介质段颗粒沉积 |
| 4.4.2 砂箱进/出水室颗粒沉积 |
| 4.5 沉降与骨架颗粒脱离 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 主要结论 |
| 5.2 建议与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 滤纸拦截流出颗粒含量数据 |
| 在学期间的研成究果 |
| 致谢 |
（3）基于模式微生物Pseudomonas aeruginosa的地下水人工回灌多孔介质堵塞机理研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 地下水人工回灌工程及堵塞问题 |
| 1.2.2 基于铜绿假单胞菌(P.a)的微生物堵塞研究进展 |
| 1.3 研究目标与研究内容 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.3.3 技术路线 |
| 第2章 人工回灌过程中微生物的吸附特征研究 |
| 2.1 吸附的基本概念和原理 |
| 2.2 实验材料 |
| 2.2.1 介质、菌种的选择 |
| 2.2.2 悬浮物、Fe(Ⅲ)的理化特性 |
| 2.2.3 溶液的配制 |
| 2.3静态吸附实验 |
| 2.3.1微生物在石英砂中的静态吸附实验 |
| 2.3.2悬浮物在石英砂中的静态吸附实验 |
| 2.3.3悬浮物和微生物的静态吸附实验 |
| 2.3.4 Fe(Ⅲ)和石英砂静态吸附实验 |
| 2.3.5 Fe(Ⅲ)与微生物的静态吸附实验 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 地下水人工回灌过程中多孔介质微生物堵塞规律及机理研究 |
| 3.1室内多孔介质微生物堵塞实验 |
| 3.1.1 实验设置 |
| 3.1.2 实验步骤 |
| 3.1.3 实验方案 |
| 3.1.4 实验测试方法 |
| 3.2 多孔介质微生物堵塞演化规律 |
| 3.2.1 微生物堵塞演化典型特征 |
| 3.2.2 离子强度对介质渗透性变化的影响 |
| 3.2.3 营养浓度对介质渗透性变化的影响 |
| 3.3 微生物在入渗介质中的迁移-沉积规律 |
| 3.3.1 不同条件下微生物在入渗介质中的迁移规律 |
| 3.3.2 不同条件下微生物在入渗介质中的沉积规律 |
| 3.4 微生物在入渗介质中的堵塞机理 |
| 3.4.1 离子强度对微生物堵塞机理研究 |
| 3.4.2 营养浓度对微生物堵塞机理研究 |
| 第4章 悬浮物对微生物堵塞的影响研究 |
| 4.1悬浮物对微生物影响下多孔介质堵塞规律模拟实验 |
| 4.1.1 实验装置 |
| 4.1.2 实验步骤 |
| 4.1.3 实验方案 |
| 4.1.4 实验测试方法 |
| 4.2 悬浮物作用下的介质渗透性变化特征 |
| 4.3 悬浮物-微生物共同作用下的介质渗透性变化特征 |
| 4.4 悬浮物与微生物共存条件下的运移、沉积规律研究 |
| 4.4.1 悬浮物-微生物运移规律 |
| 4.4.2 悬浮物-微生物沉积规律 |
| 4.5 悬浮物对微生物堵塞机理分析 |
| 4.5.1 悬浮物与细菌表面电势及粒径变化分析 |
| 4.5.2 悬浮物-微生物吸附、沉积或过滤分析 |
| 4.5.3 堵塞贡献率分析 |
| 4.5.4 水化学指标指示作用 |
| 4.5.5 可溶盐溶解 |
| 4.6 小结 |
| 第5章 Fe(Ⅲ)对微生物堵塞的影响研究 |
| 5.1 Fe(Ⅲ)对微生物影响下多孔介质堵塞规律模拟实验 |
| 5.1.1 实验装置 |
| 5.1.2 实验步骤 |
| 5.1.3 实验方案 |
| 5.1.4 实验检测方法 |
| 5.2 Fe(Ⅲ)作用下的介质渗透性变化特征 |
| 5.3 Fe(Ⅲ)-微生物共同作用下的介质渗透性变化特征 |
| 5.4 Fe(Ⅲ)与微生物共存条件下的运移、沉积规律分析 |
| 5.4.1 Fe(Ⅲ)-微生物运移规律 |
| 5.4.2 Fe(Ⅲ)-微生物沉积规律 |
| 5.5 Fe(Ⅲ)对微生物堵塞机理分析 |
| 5.5.1 Fe(Ⅲ)对微生物生长的影响 |
| 5.5.2 水化学指标变化分析 |
| 5.5.3 Fe(Ⅲ)与微生物表面电势与粒径变化分析 |
| 5.5.4 Fe(Ⅲ)-细菌复合体吸附、沉积、过滤分析 |
| 5.5.5 堵塞贡献率分析 |
| 5.6 小结 |
| 第6章 结论及建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（4）纳米乳化油修复地下水硝酸盐过程中的多孔介质生物堵塞研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 多孔介质生物堵塞的原因机制 |
| 1.2.2 多孔介质生物堵塞的评估预测 |
| 1.2.3 存在的问题 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.1.1 主要研究内容 |
| 1.3.1.2 拟解决的关键科学问题 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第2章 实验材料与方法 |
| 2.1 实验材料 |
| 2.1.1 主要实验原料及药品 |
| 2.1.2 实验测试试剂 |
| 2.1.3 实验仪器与设备 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 纳米乳化油制备方法 |
| 2.2.2 硝酸盐去除批实验方案 |
| 2.2.2.1 实验组别设置 |
| 2.2.2.2 实验装置设计、运行及取样 |
| 2.3 测试与计算方法 |
| 2.3.1 三氮含量的测试方法 |
| 2.3.2 产气量的测试与核算方法 |
| 2.3.3 微生物生物量的测试方法 |
| 2.3.4 微生物多样性的测试方法 |
| 2.3.5 孔隙度和渗透性相关的生物堵塞建模 |
| 2.3.5.1 独立预测模型 |
| 2.3.5.2 协同预测模型 |
| 第3章 纳米乳化油去除地下水硝酸盐的模拟实验结果 |
| 3.1 硝酸盐氮的降解情况 |
| 3.1.1 环境温度及pH变化 |
| 3.1.2 三氮浓度变化 |
| 3.1.3 纳米乳化油的效果评估 |
| 3.2 堵塞相关的生物活动监测 |
| 3.2.1 气体的形成和分析 |
| 3.2.2 微生物的生长和繁殖 |
| 3.2.2.1 微生物的增殖及附着 |
| 3.2.2.2 微生物菌群的群落结构特征 |
| 3.2.3 胞外聚合物的产量变化 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 纳米乳化油去除地下水硝酸盐过程中的协同效应分析 |
| 4.1 产气、微生物细胞量及胞外聚合物的协同效应 |
| 4.2 生物堵塞的预测结果及过程分析 |
| 4.2.1 生物堵塞的独立预测 |
| 4.2.1.1 多孔介质一维柱概念模型与实际地下水系统假设 |
| 4.2.1.2 产气对多孔介质渗透性的影响 |
| 4.2.1.3 微生物生物量对多孔介质渗透性的影响 |
| 4.2.1.4 产气及微生物增殖代谢对堵塞的贡献 |
| 4.2.2 生物堵塞的协同预测 |
| 4.2.2.1 从“产量”和“孔隙度”看生物堵塞 |
| 4.2.2.2 多孔介质生物堵塞的阶段性演变过程 |
| 4.2.2.3 协同效应对多孔介质渗透性的影响 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 纳米乳化油去除地下水硝酸盐过程中的生物堵塞缓解 |
| 5.1 生物堵塞原位缓堵解堵技术方向 |
| 5.2 从主控因素探讨生物堵塞缓解措施 |
| 5.2.1 情景一:定速率排气 |
| 5.2.2 情景二:气随产随排 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与建议 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 建议 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 |
（5）城市雨洪水地下回灌中悬浮物堵塞引起的变饱和入渗过程和数值模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 雨洪水资源利用 |
| 1.2.2 雨洪水入渗过程研究 |
| 1.2.3 雨洪水悬浮物颗粒组成与特征 |
| 1.2.4 悬浮物堵塞机理 |
| 1.2.5 雨洪水地下回灌过程的数值模拟 |
| 1.3 研究内容 |
| 1.3.1 研究目的 |
| 1.3.2 主要研究内容 |
| 1.3.3 技术路线 |
| 第2章 城市雨洪水水质调查及地下回灌堵塞风险识别 |
| 2.1 雨洪水样品采集与测试分析方法 |
| 2.2 雨洪水悬浮物特征分析及悬浮物堵塞风险识别 |
| 2.2.1 悬浮物特征分析 |
| 2.2.2 悬浮物堵塞风险识别 |
| 2.3 雨洪水水化学特征分析及化学堵塞风险识别 |
| 2.3.1 水化学特征分析 |
| 2.3.2 化学堵塞风险识别 |
| 2.4 雨洪水有机质特征分析及微生物堵塞风险识别 |
| 2.4.1 有机质特征分析 |
| 2.4.2 微生物堵塞风险识别 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 城市雨洪水地下回灌悬浮物堵塞实验研究 |
| 3.1 实验方案 |
| 3.1.1 实验材料与仪器 |
| 3.1.2 雨洪水连续回灌模拟实验 |
| 3.1.3 表层堵塞形成下的渗流批实验 |
| 3.2 连续回灌下堵塞发展与渗流特征变化 |
| 3.2.1 悬浮物堵塞特点 |
| 3.2.2 回灌流量变化规律 |
| 3.2.3 回灌初期入渗剖面含水率特征 |
| 3.2.4 堵塞引起入渗剖面饱和度的转变过程 |
| 3.3 淤积层特征对渗流状态的影响 |
| 3.3.1 不同渗流模式下渗流特征的对比 |
| 3.3.2 淤积层厚度对渗流特征的影响 |
| 3.3.3 淤积层颗粒粒径对渗流特征的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 雨洪水地下回灌堵塞-渗流耦合过程的数值模拟 |
| 4.1 数学模型的建立 |
| 4.1.1 雨洪水入渗-堵塞过程的概化 |
| 4.1.2 多孔介质变饱和渗流方程 |
| 4.1.3 悬浮物内部堵塞控制方程 |
| 4.1.4 表面堵塞控制方程 |
| 4.2 模型的求解 |
| 4.2.1 求解软件 |
| 4.2.2 物理模型的建立 |
| 4.2.3 物理参数 |
| 4.2.4 软件计算模块的选择与设置 |
| 4.3 模型识别与验证 |
| 4.3.1 初始入渗阶段模拟 |
| 4.3.2 内部堵塞形成阶段 |
| 4.3.3 表面堵塞发展过程模拟 |
| 4.4 不同情景下悬浮物堵塞与渗流状态的协变关系 |
| 4.4.1 不同悬浮物浓度的雨洪水源 |
| 4.4.2 不同间歇周期雨洪水回灌过程 |
| 4.5 灵敏度分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 结论与建议 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 建议 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（6）抽/注水井附近非均质介质中溶质运移机理及数值模拟研究（论文提纲范文）
| 作者简历 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 径向溶质运移模型的研究现状 |
| 1.2.2 径向溶质运移理论应用研究现状 |
| 1.2.3 径向溶质运移的影响因素研究现状 |
| 1.2.4 存在的主要问题 |
| 1.3 研究内容与目标 |
| 1.4 研究方法和技术路线 |
| 1.5 论文创新点 |
| 第二章 考虑表皮效应的反应性溶质两区径向运移模型及半解析解 |
| 2.1 考虑表皮效应的溶质径向运移ADE模型及半解析解 |
| 2.1.1 数学模型的建立 |
| 2.1.2 数学模型的解 |
| 2.1.3 模型的验证 |
| 2.1.4 结果与讨论 |
| 2.2 考虑表皮效应的反应性径向溶质运移MIM模型及半解析解 |
| 2.2.1 数学模型的建立 |
| 2.2.2 数学模型的解 |
| 2.2.3 结果与讨论 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 双渗介质中两区可动径向溶质运移模型及半解析解 |
| 3.1 数学模型建立 |
| 3.2 数学模型的解 |
| 3.2.1 定浓度边界的解 |
| 3.2.2 脉冲注入边界的解 |
| 3.2.3 瞬时注入边界的解 |
| 3.3 模型验证 |
| 3.4 结果与讨论 |
| 3.4.1 传质系数对MM模型的影响 |
| 3.4.2 地下水流速对MM模型的影响 |
| 3.5 模型的应用 |
| 3.6 结论 |
| 第四章 注水井附近均匀与非均表皮对单井注抽试验影响研究 |
| 4.1 单井注抽试验数学模型 |
| 4.1.1 均匀表皮条件下的数学模型 |
| 4.1.2 非均匀表皮条件下的数学模型 |
| 4.2 单井注抽试验数值模型的建立 |
| 4.2.1 均匀表皮 |
| 4.2.2 非均匀表皮 |
| 4.2.3 模型验证 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 均匀表皮对单井注抽试验的影响 |
| 4.3.2 非均匀表皮对单井注抽试验的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 表皮效应对单井注抽试验测地下水流速的影响研究 |
| 5.1 单井注抽试验测地下水流速的数学模型 |
| 5.2 单井注抽试验测地下水流速的数值模型 |
| 5.2.1 边界条件 |
| 5.2.2 模型参数 |
| 5.2.3 网格剖分 |
| 5.2.4 模型验证 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 不同的区域地下水流速对穿透曲线的影响 |
| 5.3.2 数值解与解析解对比分析 |
| 5.3.3 表皮的渗透系数对试验穿透曲线的影响 |
| 5.3.4 表皮厚度对试验穿透曲线的影响 |
| 5.3.5 表皮对参数反演的影响评价 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 抽水井附近微生物堵塞对串层污染的影响研究 |
| 6.1 抽水井附近微生物堵塞数学模型 |
| 6.1.1 水流模型 |
| 6.1.2 反应运移模型 |
| 6.1.3 微生物生长堵塞模型 |
| 6.1.4 边界、初始条件以及基本参数的设置 |
| 6.2 抽水井附近微生物堵塞数值模拟 |
| 6.3 模型验证 |
| 6.4 结果与讨论 |
| 6.4.1 微生物生长对抽水井附近渗透性的影响 |
| 6.4.2 微生物堵塞对串层流量的影响 |
| 6.4.3 储水系数对径向溶质运移的影响 |
| 6.4.4 生物堵塞对径向溶质迁移运移的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 表皮效应及变流量条件下的串层污染理论模型研究 |
| 7.1 数学模型建立 |
| 7.2 数学模型的解 |
| 7.3 模型验证 |
| 7.4 结果与讨论 |
| 7.4.1 变流量对污染物运移的影响 |
| 7.4.2 表皮弥散度与孔隙度对径向污染物运移的影响 |
| 7.4.3 表皮厚度对径向污染物运移的影响 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 主要结论 |
| 8.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（7）基于二维孔隙结构的多孔介质生物堵塞过程及机理研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 多孔介质生物堵塞影响因素 |
| 1.2.2 多孔介质生物堵塞机理 |
| 1.2.3 多孔介质中水力特性与生物堵塞关系的研究 |
| 1.2.4 多孔介质生物堵塞防控措施研究 |
| 1.2.5 存在的问题 |
| 1.3 主要研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.3.3 主要创新点 |
| 2 不同孔隙结构的多孔介质生物堵塞规律研究 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 试验装置与方法 |
| 2.2.1 试验装置与运行 |
| 2.2.2 试验方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 多孔介质基质形态和孔隙结构 |
| 2.3.2 不同基质填料柱中渗透系数的变化 |
| 2.3.3 基质形态对多孔介质内流场的影响 |
| 2.3.4 不同孔隙结构中生物膜的生长和分布 |
| 2.3.5 生物膜对多孔介质水力特性影响 |
| 2.3.6 不同孔隙结构末期水力情况 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 不同水力与污染负荷对多孔介质生物堵塞影响规律研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 试验装置与方法 |
| 3.2.1 试验装置与运行 |
| 3.2.2 试验方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 不同水力负荷下生物堵塞特征分析 |
| 3.3.2 不同进水浓度下生物堵塞特征分析 |
| 3.3.3 相同污染负荷下生物堵塞特征分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 基质填料表面改性对多孔介质生物堵塞缓解能力的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 试验装置与方法 |
| 4.2.1 试验装置与运行 |
| 4.2.2 试验方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 基质表面改性对生物堵塞过程影响 |
| 4.3.2 基质表面改性对生物膜剥离影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 建议与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（8）滑翔医院高铁锰地下水对回灌堵塞规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 地下水源热泵的应用 |
| 1.1.2 地下水源热泵存在的问题 |
| 1.2 研究目的与意义 |
| 1.2.1 研究目的 |
| 1.2.2 研究意义 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 地下水源热泵的应用与发展 |
| 1.3.2 地下水源热泵回灌堵塞机理研究现状 |
| 1.3.3 回灌堵塞模型的应用与发展 |
| 1.4 研究内容 |
| 1.5 技术路线 |
| 1.6 创新点 |
| 2 实验材料与方法 |
| 2.1 实验装置 |
| 2.2 实验材料 |
| 2.3 实验用水 |
| 2.4 粒径分布 |
| 2.5 实验流程 |
| 2.6 计算方法 |
| 3 不同材质腐蚀规律研究 |
| 3.1 不同材质的特性 |
| 3.2 不同材质腐蚀规律 |
| 3.2.1 同一材质在不同时期的腐蚀规律 |
| 3.2.2 同一材质不同浸泡环境的腐蚀规律 |
| 3.2.3 同一材质不同回灌水浓度下的腐蚀规律 |
| 3.3 讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 铁离子浓度对地下水源热泵回灌堵塞规律研究 |
| 4.1 相同浓度不同高度各指标变化情况 |
| 4.1.1 10mg/L铁离子浓度下各指标变化情况 |
| 4.1.2 20mg/L铁离子浓度下各指标变化情况 |
| 4.1.3 30mg/L铁离子浓度下各指标变化情况 |
| 4.2 相同浓度不同高度各指标变化规律 |
| 4.2.1 相同浓度不同高度水通量变化规律 |
| 4.2.2 相同浓度不同高度渗透系数变化规律 |
| 4.2.3 相同浓度不同高度微生物生长变化规律 |
| 4.3 相同高度不同浓度各指标变化情况 |
| 4.3.1 0-6cm处多孔介质各指标变化情况 |
| 4.3.2 6-12cm处多孔介质各指标变化情况 |
| 4.3.3 12-18cm处多孔介质各指标变化情况 |
| 4.4 相同高度不同浓度各指标变化规律 |
| 4.4.1 相同高度不同浓度水通量变化规律 |
| 4.4.2 相同高度不同浓度渗透系数变化规律 |
| 4.4.3 相同高度不同浓度微生物生长变化规律 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 锰离子浓度对地下水源热泵回灌堵塞规律研究 |
| 5.1 相同浓度不同深度各指标变化情况 |
| 5.1.1 5mg/L锰离子浓度下各指标的变化情况 |
| 5.1.2 10mg/L锰离子浓度下各指标的变化情况 |
| 5.1.3 15mg/L锰离子浓度下各指标的变化情况 |
| 5.2 相同浓度不同深度各指标变化规律 |
| 5.2.1 相同浓度不同深度水通量变化规律 |
| 5.2.2 相同浓度不同深度渗透系数变化规律 |
| 5.2.3 相同浓度不同深度微生物生长变化规律 |
| 5.3 相同深度不同浓度各指标变化情况 |
| 5.3.1 0-6cm处多孔介质各指标变化情况 |
| 5.3.2 6-12cm处多孔介质各指标变化情况 |
| 5.3.3 12-18cm处多孔介质各指标变化情况 |
| 5.4 相同深度不同浓度各指标变化规律 |
| 5.4.1 相同深度不同浓度水通量变化规律 |
| 5.4.2 相同深度不同浓度渗透系数变化规律 |
| 5.4.3 相同深度不同浓度微生物生长变化规律 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 生物堵塞预测模型的构建 |
| 6.1 生物堵塞预测数学模型的假设 |
| 6.2 生物堵塞预测模型的组成 |
| 6.2.1 微生物底物浓度迁移与降解模型 |
| 6.2.2 微生物生长与衰亡模型 |
| 6.2.3 孔隙率变化模型 |
| 6.2.4 渗透性变化模型 |
| 6.3 生物堵塞预测模型的建立 |
| 6.3.1 生物堵塞预测模型建立的定解条件 |
| 6.3.2 生物堵塞预测数学模型 |
| 6.4 模型参数的选择与验证 |
| 6.4.1 关键模拟参数的确定 |
| 6.4.2 预测模型的计算 |
| 6.4.3 模型的验证 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（9）微生物驱数值模拟研究进展（论文提纲范文）
| 1 微生物驱采油机理 |
| 1.1 生物表面活性剂改变界面张力 |
| 1.2 生物聚合物增加水相黏度 |
| 1.3 选择性阻塞 |
| 1.4 有机酸/有机溶剂/生物气 |
| 1.5 重烃的生物降解 |
| 1.6 润湿性改变 |
| 2 数学模型分析 |
| 2.1 经典微生物驱油数学模型 |
| 2.1.1 Islam模型 |
| 2.1.2 Zhang模型 |
| 2.1.3 Chang模型 |
| 2.2 以生物表面活性剂为主要产物的数学模型 |
| 2.3 以生物聚合物为主要产物的数学模型 |
| 2.4 其他数学模型 |
| 2.5 现有数学模型的局限性 |
| 3 软件应用情况 |
| 3.1 MTS |
| 3.2 UTCHEM |
| 3.3 CMG-STARS |
| 3.4 ECLIPSE |
| 3.5 MRST |
| 4 结论与展望 |
（10）微生物淤堵作用下的土体渗透特性研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状及发展动态 |
| 1.2.1 微生物堵塞机理研究 |
| 1.2.2 微生物技术用于岩土体防渗的现状 |
| 1.2.3 填埋场防渗帷幕污染治理效果分析 |
| 1.3 研究意义 |
| 1.4 研究目的 |
| 1.5 研究路线 |
| 第二章 微生物的载体固着研究 |
| 2.1 试验材料 |
| 2.2 试验试剂及仪器 |
| 2.3 试验工艺流程 |
| 2.3.1 微生物在素土上的固着试验 |
| 2.3.2 微生物在纤维上的固着试验 |
| 2.4 试验结果分析 |
| 2.4.1 微生物在素土上的固着特性研究 |
| 2.4.2 微生物在纤维载体上的固着特性研究 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 纤维掺量对微生物膜渗透特性及土体力学特性的影响 |
| 3.1 试验材料 |
| 3.2 试验试剂及仪器 |
| 3.3 试验工艺流程 |
| 3.3.1 纤维掺量对微生物作用下的土体渗透特性的影响 |
| 3.3.2 纤维掺量对土体力学特性的影响 |
| 3.4 试验结果分析 |
| 3.4.1 微生物膜对纤维加筋土体渗透系数的影响规律 |
| 3.4.2 纤维掺量对土体力学特性的影响 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 不同工况条件下微生物膜对渗透系数的影响 |
| 4.1 试验材料 |
| 4.2 试验工艺流程及工况设计 |
| 4.3 试验结果分析 |
| 4.3.1 土质类型对微生物作用下的土体渗透系数的影响 |
| 4.3.2 pH值对微生物作用下的土体渗透系数的影响 |
| 4.3.3 盐度对微生物作用下的土体渗透系数的影响 |
| 4.3.4 水力梯度对微生物作用下的土体渗透系数的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 填埋场防渗帷幕污染防治及低碳理念的环境友好性研究 |
| 5.1 污染物击穿竖向防渗帷幕的数值模拟研究 |
| 5.1.1 数值分析软件介绍 |
| 5.1.2 计算模型及计算参数 |
| 5.1.3 计算结果与讨论 |
| 5.2 碳排放分析 |
| 5.2.1 碳排放计算公式 |
| 5.2.2 碳排放因子数据收集 |
| 5.2.3 碳排放量计算 |
| 5.2.4 分析与讨论 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间获得的成果 |
| 致谢 |
四、微生物在多孔介质中渗流的数学模型（论文参考文献）
- [1]考虑微生物运移特征的采油数学模型[J]. 毕永强,胡张明,王国柱,闫蕊,修建龙. 油气地质与采收率, 2021(02)
- [2]回灌诱发近井壁处外源性颗粒迁移特性试验研究[D]. 刘晓秀. 北方工业大学, 2020(02)
- [3]基于模式微生物Pseudomonas aeruginosa的地下水人工回灌多孔介质堵塞机理研究[D]. 崔瑞娟. 吉林大学, 2020(08)
- [4]纳米乳化油修复地下水硝酸盐过程中的多孔介质生物堵塞研究[D]. 劳天颖. 中国地质大学(北京), 2020(12)
- [5]城市雨洪水地下回灌中悬浮物堵塞引起的变饱和入渗过程和数值模拟[D]. 初彤. 吉林大学, 2020(08)
- [6]抽/注水井附近非均质介质中溶质运移机理及数值模拟研究[D]. 李旭. 中国地质大学, 2020(03)
- [7]基于二维孔隙结构的多孔介质生物堵塞过程及机理研究[D]. 翁时超. 浙江大学, 2020(09)
- [8]滑翔医院高铁锰地下水对回灌堵塞规律研究[D]. 王谋薇. 沈阳建筑大学, 2020(04)
- [9]微生物驱数值模拟研究进展[J]. 王天源,修建龙,崔庆锋,黄立信,马原栋,俞理. 中南大学学报(自然科学版), 2019(06)
- [10]微生物淤堵作用下的土体渗透特性研究[D]. 张宇. 苏州大学, 2019(04)