基于物理的解析模型描述水饱和多孔介质中流动电位产生的有效剩余电荷

在产生自电位的各种机制中，流动电位因对水流的敏感性而在水文地质学中备受关注。利用流动电位数据估算多孔介质中的水流，依赖于我们对矿物-溶液界面处动电耦合的理解、建模和升尺度能力。已有多种方法被提出用于预测多孔介质中的流动电位产生。其中一种方法是通量平均法，其基于确定由水流在介质中有效拖曳的剩余电荷。在本研究中，我们基于具有分形孔径分布的毛细管束中的通量平均法，开发了一个基于物理的解析模型，用于预测饱和多孔介质中的有效剩余电荷。所提出的模型可将有效剩余电荷确定为孔隙水离子浓度以及孔隙度、渗透率和曲折度等水文地质参数的函数。新模型已使用文献中的不同实验数据集成功进行了验证。本研究的主要发现之一是对若干研究者所发现的有效剩余电荷与渗透率之间经验依赖关系的机理性解释。所提出的模型还突出了与其他岩性属性的联系，并能够重现有效剩余电荷随电解质浓度的演化。