地下水人工回灌是解决诸如地下水水位下降、咸水入侵、地面沉降等问题的有效措施。但是由于回灌水水质往往不够理想，为微生物提供了生长繁殖的适宜条件，造成含水层的生物堵塞问题，严重制约了回灌效率。本文利用一维渗流柱模拟了人工回灌过程中典型含水介质生物堵塞的过程，监测并分析了砂柱各处渗透系数、微生物量、水质随时间的变化。根据微生物生长、营养物质降解、孔隙度-渗透系数关系等理论，针对渗流柱试验的水动力条件和定解条件，建立了一维定流量回灌过程中含水介质生物堵塞的数学模型，利用试验结果对模型进行了检验。利用数值模拟方法，综合分析了回灌过程中水质、生物量、渗透系数的时空变化，以及回灌水质、水动力条件对堵塞效应的影响，初步探究了堵塞发展的一般规律。此外，本文基于潜水井的Dupuit理论，建立了单井回灌条件下的生物堵塞数学模型，模拟研究了井灌过程中堵塞的时空发展规律和特征。得到以下结论：（1）微生物富集生长是导致介质渗透系数降低的关键原因。生物堵塞的发展可分为三个阶段：未堵塞期、堵塞期、缓慢堵塞/平稳期，堵塞在距离进水口6cm范围以内最为剧烈，相对渗透系数最低可降至0.0017以下；由于营养在上游几乎耗尽，堵塞的深部发展受限。（2）数值模拟曲线与实测值吻合程度很高，说明本文建立的模型是可靠的，可以用来预测回灌过程中含水介质堵塞的发生和发展。采用参数局部分析法评价参数敏感性，敏感参数包括μ_max和Y，较敏感参数包括k_a和k_d，在实际应用时应当对这些参数的选取加以关注。（3）数值模拟分析结果表明，渗透系数仅在距进水口0-6cm段发生明显下降，与试验结果基本一致。COD被微生物生长繁殖消耗，浓度沿柱长逐渐降低，降低速度随时间增快；距离进水口越远，营养越早耗尽。砂柱各处悬浮态和附着微生物量都经历了先增大、后缓慢降低的过程，且距离入水口越远，减小趋势越显著。微生物集中分布在进水口5cm范围内，随时间的迁移，上下游之间的差距越来越悬殊，附着态微生物量的差异最高甚至达到了5个数量级。出水流量的随着堵塞的发展而降低，27-35天最为剧烈，降幅达到64%。渗透系数降低速度前期呈加快趋势，后期由于附着微生物脱落作用处于优势地位，甚至出现了解堵的现象。（4）水质越差，生物堵塞发展的越快，重度堵塞期开始的越早，堵塞达到同等程度时的累计回灌量也越小；水质较好时，生物堵塞的发展范围较小，但空间差异较大，即浅层堵塞更突出。水动力条件对堵塞的发展进度影响不大，但堵塞程度和发展范围随着水动力条件的加强而增大。（5）井灌过程中，生物堵塞效应造成井周围介质的渗透系数降低，表现为井中水位逐渐升高。生物堵塞的发展仅限于井周围很小的范围内，说明通过反冲洗的方式，将堆积在介质颗粒间的微生物冲刷下来，可以达到一定的治堵效果。比较水质对回灌过程生物堵塞的影响：当COD浓度为5mg/L时，生物堵塞效应几乎可以忽略不计；随着COD浓度的增大，堵塞效应程度和堵塞范围也依次增大。