FEHM - FEHM

FEHM je model podzemní vody který byl vyvinut v Divize věd o Zemi a životním prostředí v Národní laboratoř Los Alamos za posledních 30 let. Spustitelný soubor je k dispozici zdarma na webu Web FEHM. Schopnosti kódu se v průběhu let rozšířily a zahrnovaly vícefázový tok tepla a hmoty se vzduchem, vodou a CO2, hydrát methanu, plus vícesložková reaktivní chemie a tepelné i mechanické namáhání. Aplikace tohoto kódu zahrnují simulace: toku a dopravy v systémech podzemní vody v měřítku pánve[1]migrace izotopy životního prostředí v vadose zóna,[2] geologické sekvestrace uhlíku,[3] ropná břidlice těžba, geotermální energie,[4] migrace jaderných i chemických kontaminantů,[5] hydrát methanu formace,[6] mořské dno hydrotermální cirkulace,[7] a formování kras.[8] Simulátor byl použit ke generování výsledků pro více než 100 recenzovaných publikací, které lze najít na Publikace FEHM.

Abstraktní

Tým podpovrchového toku a dopravy v Los Alamos National Laboratory (LANL) byl zapojen do rozsáhlých projektů, včetně hodnocení výkonnosti hory Yucca, sanace životního prostředí v nevadském zkušebním areálu, programu ochrany podzemních vod LANL a geologického CO2 sekvestrace. Podpovrchová fyzika se pohybovala od jednofázového / jednofázového proudění kapaliny při simulaci zvodnělých vrstev podzemní vody po vícedávkové / vícefázové proudění kapaliny při simulaci pohybu vzduchu a vody (s varem a kondenzací) v nenasycené zóně obklopující potenciální jadernou sklad odpadu. Tyto a další projekty motivovaly vývoj softwaru, který napomáhá jak vědeckému objevu, tak technickému hodnocení. Počítačový kód FEHM (Finite Element Heat and Mass) LANL simuluje složité vázané podpovrchové procesy i tok ve velkých a geologicky složitých povodích. Jeho vývoj trval několik desetiletí; doba, v níž se dramaticky vyvinulo umění a věda simulace podpovrchového toku a dopravy. U většiny prvních výzkumníků byly modely používány především jako nástroje pro porozumění podpovrchovým procesům. Následně, kromě řešení čistě vědeckých otázek, byly modely použity v rolích technického hodnocení. Pokročilá analýza modelu vyžaduje podrobné porozumění chybám modelu (numerické disperze a zkrácení) i chybám spojeným s aplikací (koncepční a kalibrační). Chyby aplikace se vyhodnocují zkoumáním citlivosti a nejistot modelu a parametrů. Vývoj FEHM byl motivován podpovrchovou fyzikou aplikací a také požadavky na kalibraci modelu, kvantifikaci nejistoty a analýzu chyb. FEHM má jedinečné vlastnosti a schopnosti, které jsou obecně zajímavé pro komunitu podpovrchového toku a dopravy a je velmi vhodný pro hydrologii, geotermální aplikace v ropných nádržích a CO2 sekvestrace.[9]

Komercializace

Nedávno FEHM byl vložen do SVOFFICE ™ 5 / WR od SoilVision Systems Ltd, rámce numerického modelování vodních zdrojů řízeného GUI. Toto spojení funkčnosti grafického uživatelského rozhraní s výkonnými řešiteli a složitou fyzikou vede k nové generaci schopností s aplikacemi pro řadu hydrogeologických problémů. Podrobnosti najdete na webových stránkách SoilVision SVOFFICE ™ 5 / WR [1]

externí odkazy

Více informací o tomto univerzálním modelu najdete na:

Viz také

Reference

  1. ^ Keating, H. Elizabeth; B.A. Robinson; V.V. Vesselinov (2005). „Vývoj a aplikace numerických modelů pro odhad toků skrz regionální zvodněnou vrstvu pod plošinou Pajarito“. Vadose Zone Journal. 4 (3): 653–671. doi:10.2136 / vzj2004.0101.
  2. ^ Kwicklis, M. Edward; A.V. Wolfsberg; P.H. Stauffer; Walvroord; M. J. Sully (2006). "Odhad vícefázových vícesložkových parametrů pro kapalné a parní toky v hlubokých suchých systémech pomocí hydrologických dat a přirozených stop prostředí". Vadose Zone Journal. 5 (3): 934–950. doi:10.2136 / vzj2006.0021.
  3. ^ Stauffer, H. Philip; H.S Viswanathan; R.J. Pawar; G.D. Guthrie (2009). „Systémový model pro geologickou sekvestraci oxidu uhličitého“. Věda o životním prostředí a technologie. 43 (3): 565–570. Bibcode:2009EnST ... 43..565S. doi:10.1021 / es800403w. PMID  19244984.
  4. ^ Tenma, Norio; T. Yamaguchi; G. Zyvoloski (2008). „Hijiori Hot Dry Rock test site, Japonsko Vyhodnocení a optimalizace extrakce tepla z dvouvrstvé nádrže“. Geotermie. 37: 19–52. doi:10.1016 / j.geothermics.2007.11.002.
  5. ^ Robinson, A. Bruce; Viswanathan, HS; Valocchi, AJ. (2000). „Efektivní numerické techniky pro modelování vícesložkového transportu podzemní vody na základě současného řešení silně vázaných podmnožin chemických složek“ (PDF). Pokroky ve vodních zdrojích. 23 (4): 307–324. Bibcode:2000AdWR ... 23..307R. doi:10.1016 / S0309-1708 (99) 00034-2.
  6. ^ Sakamoto, Y; T. Komai; T. Kawamura; H. Minagawa; N. Tenma; et al. (2007). „Modifikace modelu propustnosti a porovnání historie laboratorního experimentu pro proces disociace hydrátu methanu: Část 2 - Numerická studie pro odhad propustnosti v rezervoáru methanu“. Int. J. Offshore Polar Eng.
  7. ^ Hutnak, M; Fisher, AT; Zuhlsdorff, L; Spiess, V; Stauffer, PH; Gable, CW (2006). „Hydrotermální doplňování a vypouštění vedené výchozy suterénu na mořském dně 0,7–3,6 Ma východně od hřebene Juan de Fuca: Pozorování a numerické modely“. Geochemie Geofyzika Geosystémy. 7 (7): Q07O02. Bibcode:2006GGG ..... 707O02H. doi:10.1029 / 2006GC001242.
  8. ^ Chaudhuri A, Rajaram H, Viswanathan HS, Zyvoloski GA, Stauffer PH (2009). "Plovoucí konvekce vyplývající z rozpouštění a permeabilitního růstu vertikálních zlomků vápence". Dopisy o geofyzikálním výzkumu. 36 (3): L03401. Bibcode:2009GeoRL..36.3401C. doi:10.1029 / 2008GL036533.
  9. ^ Zyvoloski, A. George (2007). FEHM: Řídicí kód konečných prvků objemu pro simulaci podpovrchového vícefázového přenosu více tekutin a tepla (zpráva). Los Alamos nezařazená zpráva LA-UR-07-3359.