ПОНИМАТЬ

FEHM — это модель подземных вод , которая разрабатывалась в Отделе наук о Земле и окружающей среде Национальной лаборатории Лос-Аламоса в течение последних 30 лет. Исполняемый файл доступен бесплатно на веб-сайте FEHM . Возможности кода с годами расширились и теперь включают многофазный поток тепла и массы с воздухом, водой и CO ₂ , гидратом метана, а также многокомпонентную реактивную химию, а также термические и механические нагрузки. Приложения этого кода включают моделирование: потока и переноса в системах подземных вод бассейнового масштаба. ^[1], миграция изотопов окружающей среды в вадозной зоне , ^[2] геологическая секвестрация углерода , ^[3] добыча сланца , геотермальная энергетика, ^[4] миграция как ядерных, так и химических загрязнителей, ^[5] образование гидрата метана , ^[6] морского дна гидротермальная циркуляция , ^[7] и образование карста . ^[8] Симулятор использовался для получения результатов для более чем 100 рецензируемых публикаций, которые можно найти на сайте FEHM Publications .

Абстрактный

Группа подземных потоков и транспорта Национальной лаборатории Лос-Аламоса (LANL) участвовала в крупномасштабных проектах, включая оценку эффективности горы Юкка, восстановление окружающей среды на испытательном полигоне в Неваде, программу защиты подземных вод LANL и геологическое связывание CO ₂ . Физика недр варьировалась от потока одножидкостной/однофазной жидкости при моделировании водоносных горизонтов подземных вод в масштабе бассейна до потока многожидкостной/многофазной жидкости при моделировании движения воздуха и воды (с кипением и конденсацией) в ненасыщенной зоне, окружающей потенциальное ядерное оружие. склад для мусора. Эти и другие проекты стимулировали разработку программного обеспечения, которое поможет как в научных открытиях, так и в технической оценке. Компьютерный код LANL FEHM (Тепло и масса конечных элементов) моделирует сложные связанные подземные процессы, а также потоки в крупных и геологически сложных бассейнах. Его развитие длилось несколько десятилетий; время, за которое резко развились искусство и наука моделирования подземных потоков и транспорта. Для большинства ранних исследователей модели использовались в первую очередь как инструменты для понимания подземных процессов. Впоследствии, помимо решения чисто научных вопросов, модели использовались для технической оценки. Расширенный анализ модели требует детального понимания ошибок модели (числовая дисперсия и усечение), а также ошибок, связанных с применением (концептуальные и калибровочные). Ошибки приложения оцениваются посредством исследования чувствительности и неопределенностей модели и параметров. Разработка FEHM была мотивирована физикой недр, а также требованиями калибровки модели, количественной оценки неопределенности и анализа ошибок. FEHM обладает уникальными характеристиками и возможностями, которые представляют общий интерес для специалистов по подземным потокам и транспортировке, и хорошо подходит для гидрологии, геотермии, нефтяных месторождений и CO. ₂ секвестр. ^[9]

Коммерциализация

Недавно FEHM был встроен в SVOFFICE™5/WR от SoilVision Systems Ltd, среды численного моделирования водных ресурсов с графическим интерфейсом. Такое сочетание функциональности графического пользовательского интерфейса с мощными базовыми решателями и сложной физикой ведет к новому поколению возможностей, применимых к ряду гидрогеологических проблем. Подробности можно найти на веб-сайте SoilVision SVOFFICE™5/WR [1].

См. также

Ссылки

^ Китинг, Х. Элизабет; Б.А. Робинсон; В.В. Веселинов (2005). «Разработка и применение численных моделей для оценки потоков через региональный водоносный горизонт под плато Пахарито». Журнал зоны Вадосе . 4 (3): 653–671. дои : 10.2136/vzj2004.0101 .
^ Квиклис, М. Эдвард; А.В. Вольфсберг; П.Х. Стауффер; М. А. Уолвруд; Эм Джей Салли (2006). «Многофазная многокомпонентная оценка параметров потоков жидкости и пара в глубоких засушливых системах с использованием гидрологических данных и природных следов окружающей среды». Журнал зоны Вадосе . 5 (3): 934–950. дои : 10.2136/vzj2006.0021 .
^ Стауффер, Х. Филип; Х.С. Вишванатан; Р. Дж. Павар; Дж. Д. Гатри (2009). «Системная модель геологической секвестрации углекислого газа» . Экологические науки и технологии . 43 (3): 565–570. Бибкод : 2009EnST...43..565S . дои : 10.1021/es800403w . ПМИД 19244984 .
^ Тенма, Норио; Т. Ямагучи; Г. Живолоски (2008). «Испытательный полигон Hijiori Hot Dry Rock, Япония. Оценка и оптимизация отбора тепла из двухслойного резервуара». Геотермия . 37 : 19–52. doi : 10.1016/j.geothermics.2007.11.002 .
^ Робинсон, А. Брюс; Вишванатан, HS; Валокки, Эй Джей (2000). «Эффективные численные методы моделирования многокомпонентного переноса грунтовых вод на основе одновременного решения сильно связанных подмножеств химических компонентов» (PDF) . Достижения в области водных ресурсов . 23 (4): 307–324. Бибкод : 2000AdWR...23..307R . дои : 10.1016/S0309-1708(99)00034-2 .
^ Сакамото, Ю; Т. Комай; Т. Кавамура; Х. Минагава; Н. Тенма; и др. (2007). «Модификация модели проницаемости и адаптация к истории лабораторного эксперимента по процессу диссоциации гидрата метана: Часть 2 - Численное исследование для оценки проницаемости пласта гидрата метана». Межд. Ж. Оффшорная полярная инженерия .
^ Хутнак, М; Фишер, AT; Зульсдорф, Л; Шписс, В; Стауффер, PH; Гейбл, CW (2006). «Гидротермальное пополнение и разгрузка, обусловленная обнажениями фундамента на морском дне возрастом 0,7–3,6 млн лет назад к востоку от хребта Хуан-де-Фука: наблюдения и численные модели» . Геохимия, геофизика, геосистемы . 7 (7): Q07O02. Бибкод : 2006GGG.....707O02H . дои : 10.1029/2006GC001242 .
^ Чаудхури А., Раджарам Х., Вишванатан Х.С., Живолоски Г.А., Штауффер П.Х. (2009). «Плавучая конвекция, возникающая в результате растворения и роста проницаемости вертикальных трещин известняка» . Письма о геофизических исследованиях . 36 (3): L03401. Бибкод : 2009GeoRL..36.3401C . дои : 10.1029/2008GL036533 .
^ Живолоски, А. Джордж (2007). FEHM: код конечных элементов контрольного объема для моделирования подземного многофазного многожидкостного тепло- и массопереноса (Отчет). Несекретный отчет Лос-Аламоса LA-UR-07-3359.

Внешние ссылки

Более подробную информацию об этой универсальной модели можно найти по адресу:

[1] Китинг, Х. Элизабет; Б.А. Робинсон; В.В. Веселинов (2005). «Разработка и применение численных моделей для оценки потоков через региональный водоносный горизонт под плато Пахарито». Журнал зоны Вадосе . 4 (3): 653–671. дои : 10.2136/vzj2004.0101 .

[2] Квиклис, М. Эдвард; А.В. Вольфсберг; П.Х. Стауффер; М. А. Уолвруд; Эм Джей Салли (2006). «Многофазная многокомпонентная оценка параметров потоков жидкости и пара в глубоких засушливых системах с использованием гидрологических данных и природных следов окружающей среды». Журнал зоны Вадосе . 5 (3): 934–950. дои : 10.2136/vzj2006.0021 .

[3] Стауффер, Х. Филип; Х.С. Вишванатан; Р. Дж. Павар; Дж. Д. Гатри (2009). «Системная модель геологической секвестрации углекислого газа» . Экологические науки и технологии . 43 (3): 565–570. Бибкод : 2009EnST...43..565S . дои : 10.1021/es800403w . ПМИД 19244984 .

[4] Тенма, Норио; Т. Ямагучи; Г. Живолоски (2008). «Испытательный полигон Hijiori Hot Dry Rock, Япония. Оценка и оптимизация отбора тепла из двухслойного резервуара». Геотермия . 37 : 19–52. doi : 10.1016/j.geothermics.2007.11.002 .

[5] Робинсон, А. Брюс; Вишванатан, HS; Валокки, Эй Джей (2000). «Эффективные численные методы моделирования многокомпонентного переноса грунтовых вод на основе одновременного решения сильно связанных подмножеств химических компонентов» (PDF) . Достижения в области водных ресурсов . 23 (4): 307–324. Бибкод : 2000AdWR...23..307R . дои : 10.1016/S0309-1708(99)00034-2 .

[6] Сакамото, Ю; Т. Комай; Т. Кавамура; Х. Минагава; Н. Тенма; и др. (2007). «Модификация модели проницаемости и адаптация к истории лабораторного эксперимента по процессу диссоциации гидрата метана: Часть 2 - Численное исследование для оценки проницаемости пласта гидрата метана». Межд. Ж. Оффшорная полярная инженерия .

[7] Хутнак, М; Фишер, AT; Зульсдорф, Л; Шписс, В; Стауффер, PH; Гейбл, CW (2006). «Гидротермальное пополнение и разгрузка, обусловленная обнажениями фундамента на морском дне возрастом 0,7–3,6 млн лет назад к востоку от хребта Хуан-де-Фука: наблюдения и численные модели» . Геохимия, геофизика, геосистемы . 7 (7): Q07O02. Бибкод : 2006GGG.....707O02H . дои : 10.1029/2006GC001242 .

[8] Чаудхури А., Раджарам Х., Вишванатан Х.С., Живолоски Г.А., Штауффер П.Х. (2009). «Плавучая конвекция, возникающая в результате растворения и роста проницаемости вертикальных трещин известняка» . Письма о геофизических исследованиях . 36 (3): L03401. Бибкод : 2009GeoRL..36.3401C . дои : 10.1029/2008GL036533 .

[9] Живолоски, А. Джордж (2007). FEHM: код конечных элементов контрольного объема для моделирования подземного многофазного многожидкостного тепло- и массопереноса (Отчет). Несекретный отчет Лос-Аламоса LA-UR-07-3359.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]