基于多尺度方法研究微生物生长对多孔介质渗透率的影响

建立了孔隙尺度微生物生长与REV尺度多孔介质渗透率衰减的耦合算法，分析了微生物生长对多孔介质渗透率衰减的影响规律，为有效控制地下水回灌过程中的微生物堵塞提供了理论依据。多尺度耦合模型的孔隙尺度部分采用LBM-IBM耦合模型模拟多孔介质中流场，CA模型描述微生物生长。宏观尺度部分采用通用渗流模型描述流体在多孔介质内的流动。结果表明：由于流体和营养物的优先渗流性，微生物生长在空间上呈明显的非均匀性。多孔介质进口处微生物生长最快，远离进口的多孔介质骨架上微生物生长量与上下游位置关系不大，而与优势流直接相关。将不同营养物进口浓度工况下的局部当量孔隙率动态变化曲线用于REV计算，发现REV尺度的营养物进口浓度每增加1倍，多孔介质开始发生堵塞的时间可缩短18.0%～30.7%。