Abstract A particle-tracking algorithm was developed to simulate colloid transport subject to wall effects on diffusion as well as colloid surface attachment as described by DLVO kinetics. The effects of spatially variable fracture surface potential, which contributed to spatially variable attachment strength affecting colloid transport, were investigated. The fracture surface potential was assumed to be either positively, neutrally (zero), or negatively correlated with the lognormally distributed local fracture aperture, described with a mean, variance, and isotropic correlation length. The results from several model simulations indicated that wall effects were negligible for the synthetic fractures studied here. When fracture surface potential was negatively correlated with local aperture, colloids were preferentially transported through the fracture, because they tended to enter high-flow, large-aperture regions where they underwent less attachment (have the largest first moment measured upon exit of the first colloid from the fracture). The variance (second moment) increased for flowing colloids when comparing negatively to zero and then positively correlated surface potentials to fracture apertures, because spreading notably increased when suspended colloids were temporarily attached onto fracture surfaces. For colloids attached onto fracture surfaces, both first and second moments decreased from negatively, to neutrally (zero), to positively correlated surface potentials to apertures. This is an intuitive result, consistent with fewer colloids attaching along the larger aperture preferential flow paths.

中文翻译：

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模拟具有空间可变孔径和表面附着的裂缝中的胶体输运

摘要 开发了一种粒子跟踪算法来模拟胶体传输受到壁对扩散的影响以及 DLVO 动力学描述的胶体表面附着。研究了空间可变断裂表面电位的影响，这有助于影响胶体运输的空间可变附着强度。假设裂缝表面电位与对数正态分布的局部裂缝孔径呈正相关、中性（零）或负相关，用均值、方差和各向同性相关长度描述。几个模型模拟的结果表明，对于这里研究的合成裂缝，壁面效应可以忽略不计。当断裂面电位与局部孔径呈负相关时，胶体优先通过裂缝传输，因为它们倾向于进入高流量、大孔径区域，在那里它们的附着较少（在第一个胶体从裂缝中排出时测量的第一矩最大）。当与零负比较时，流动胶体的方差（二阶矩）增加，然后与裂缝孔径正相关，因为当悬浮胶体暂时附着在裂缝表面时，扩散显着增加。对于附着在断裂表面上的胶体，一阶矩和二阶矩都从负向降低到中性（零），再到与孔隙的表面电位正相关。这是一个直观的结果，与沿着较大孔径优先流动路径附着的胶体较少是一致的。因为它们倾向于进入高流量、大孔径的区域，在那里它们的附着较少（在第一个胶体从裂缝中流出时测量的第一矩最大）。当与零负比较时，流动胶体的方差（二阶矩）增加，然后与裂缝孔径正相关，因为当悬浮胶体暂时附着在裂缝表面时，扩散显着增加。对于附着在断裂表面上的胶体，一阶矩和二阶矩都从负向降低到中性（零），再到与孔隙的表面电位正相关。这是一个直观的结果，与沿较大孔径优先流动路径附着的胶体较少相一致。因为它们倾向于进入高流量、大孔径的区域，在那里它们的附着较少（在第一个胶体从裂缝中流出时测量的第一力矩最大）。当与零负比较时，流动胶体的方差（二阶矩）增加，然后与裂缝孔径正相关，因为当悬浮胶体暂时附着在裂缝表面时，扩散显着增加。对于附着在断裂表面上的胶体，一阶矩和二阶矩都从负向降低到中性（零），再到与孔隙的表面电位正相关。这是一个直观的结果，与沿着较大孔径优先流动路径附着的胶体较少是一致的。它们经历较少附着的大孔径区域（在第一个胶体从裂缝中出来时测量的第一矩最大）。当与零负比较时，流动胶体的方差（二阶矩）增加，然后与裂缝孔径正相关，因为当悬浮胶体暂时附着在裂缝表面时，扩散显着增加。对于附着在断裂表面上的胶体，一阶矩和二阶矩都从负向降低到中性（零），再到与孔隙的表面电位正相关。这是一个直观的结果，与沿着较大孔径优先流动路径附着的胶体较少是一致的。它们经历较少附着的大孔径区域（在第一个胶体从裂缝中出来时测量的第一矩最大）。当与零负比较时，流动胶体的方差（二阶矩）增加，然后与裂缝孔径正相关，因为当悬浮胶体暂时附着在裂缝表面时，扩散显着增加。对于附着在断裂表面上的胶体，一阶矩和二阶矩都从负向降低到中性（零），再到与孔隙的表面电位正相关。这是一个直观的结果，与沿着较大孔径优先流动路径附着的胶体较少是一致的。当与零负比较时，流动胶体的方差（二阶矩）增加，然后与裂缝孔径正相关，因为当悬浮胶体暂时附着在裂缝表面时，扩散显着增加。对于附着在断裂表面上的胶体，一阶矩和二阶矩都从负向降低到中性（零），再到与孔隙的表面电位正相关。这是一个直观的结果，与沿着较大孔径优先流动路径附着的胶体较少是一致的。当与零负比较时，流动胶体的方差（二阶矩）增加，然后与裂缝孔径正相关，因为当悬浮胶体暂时附着在裂缝表面时，扩散显着增加。对于附着在断裂表面上的胶体，一阶矩和二阶矩都从负向降低到中性（零），再到与孔隙的表面电位正相关。这是一个直观的结果，与沿着较大孔径优先流动路径附着的胶体较少是一致的。一阶矩和二阶矩都从负向减少到中性（零），再到与孔径正相关的表面电位。这是一个直观的结果，与沿着较大孔径优先流动路径附着的胶体较少是一致的。一阶矩和二阶矩都从负向减少到中性（零），再到与孔径正相关的表面电位。这是一个直观的结果，与沿着较大孔径优先流动路径附着的胶体较少是一致的。