裂隙网络及其溶质运移的随机模拟研究
本文关键词: 裂隙网络 随机模拟 布尔模拟 多点地质统计 溶质运移 出处:《南京大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:随着石油工业和核工业的迅速发展,裂隙介质的准确刻画及溶质在其内部的运移问题得到越来越多的重视,也成为水文地质学领域的研究热点之一。因为裂隙介质不仅是油气资源的天然储库和运输通道,也是各种工业废料、核废料的地质处置库。识别、预测并定量表征裂隙介质的分布,建立系统的裂隙介质模型是探索、开发油气资源,并防止其泄漏,造成污染的核心问题之一。然而,裂隙介质有很强的空间变异性和各向异性,导致赋存于其中的地下水也存在着分布与流动的不均匀性,裂隙介质的模拟,根本在于对其几何特征的刻画,因此寻求一种准确刻画裂隙几何特征的方法是裂隙介质模拟的关键。裂隙介质的几何特征包括裂隙率、位置、迹长、走向和开度等。然而大多数裂隙均深埋于岩体内部,无法直接测量其相关几何特征,这些特征在空间上的分布都具有很强的不确定性,但也都遵循着一定的分布规律。因此,基于统计学原理,通过随机模拟方法建立裂隙网络模型受到越来越多的关注。本文在充分了解和总结国内外裂隙网络模型的发展历史及现状的基础上,选取布尔模拟和多点地质统计两种随机模拟方法对裂隙网络及其溶质运移模拟进行研究,具体的研究成果包括以下几个方面:1.详细介绍了裂隙网络模型的发展历史及各方法的优缺点,并着重介绍了布尔模拟方法及多点地质统计方法的运算原理和模拟过程;2.分别利用布尔模拟和多点地质统计方法对某一典型裂隙介质网络进行随机模拟,并通过与真实裂隙场的迹长、走向等几何参数的对比来评价其模拟精度;3.应用布尔模拟及多点地质统计模拟方法对某理想二维裂隙研究区进行还原,并将生成的二维裂隙网络模型与MODFLOW和MT3DMS结合,进行水流及溶质运移模拟。可以看到,随着时间的推移,溶质按照裂隙发育的方向运移,优势流现象明显;改变裂隙渗透系数与基岩渗透系数系数的比值进行观测,可以看出随着比值的不断增大,裂隙研究区水流的各向异性及优势流现象越来越明显,两种随机模拟方法都是裂隙网络生成及溶质运移模拟的有效工具。
[Abstract]:With the rapid development of petroleum industry and nuclear industry, more and more attention has been paid to the accurate characterization of fractured medium and the transport of solute in its interior. It has also become one of the hotspots in the field of hydrogeology, because the fractured medium is not only a natural reservoir and transportation channel for oil and gas resources, but also a geological repository for all kinds of industrial waste and nuclear waste. It is one of the core problems to predict and quantitatively characterize the distribution of fractured media and to establish systematic fracture media models to explore, develop oil and gas resources, prevent their leakage and cause pollution. There is strong spatial variability and anisotropy in fractured media, which leads to the heterogeneity of distribution and flow of groundwater. The simulation of fractured medium lies in the characterization of its geometric characteristics. Therefore, it is the key to find an accurate method to describe the geometric characteristics of fracture media, which includes fracture rate, location, trace length, strike and opening, etc. However, most fractures are deeply buried in rock mass. It is impossible to measure the geometric features directly. The spatial distribution of these features is very uncertain, but they all follow a certain distribution law. Therefore, based on the principle of statistics, More and more attention has been paid to the establishment of fracture network model by means of stochastic simulation. In this paper, the development history and present situation of fracture network model at home and abroad are fully understood and summarized. Two stochastic simulation methods, Boolean simulation and multipoint geostatistics, are selected to study the simulation of fracture network and its solute transport. The specific research results include the following aspects: 1.The development history of fracture network model and the advantages and disadvantages of each method are introduced in detail. The operation principle and simulation process of Boolean simulation method and multipoint geostatistical method are emphatically introduced. The stochastic simulation of a typical fractured medium network is carried out by using Boolean simulation and multipoint geostatistical method respectively. The simulation accuracy is evaluated by comparing the trace length and strike with the real fracture field. The Boolean simulation and the multi-point geostatistical simulation are used to restore the ideal two-dimensional fracture study area. The two-dimensional fracture network model is combined with MODFLOW and MT3DMS to simulate the flow and solute migration. It can be seen that the solute migrates in the direction of fracture development with time, and the dominant flow phenomenon is obvious. By changing the ratio of fracture permeability coefficient to bedrock permeability coefficient, it can be seen that with the increasing of the ratio, the anisotropy and dominant flow phenomenon of water flow in fracture study area become more and more obvious. Both stochastic simulation methods are effective tools for fracture network generation and solute transport simulation.
【学位授予单位】:南京大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:P641;X523
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 姚池;姜清辉;叶祖洋;周创兵;;裂隙网络无压渗流分析的初流量法[J];岩土力学;2012年06期
2 孙讷正,刘保东;一个不连续裂隙网络的随机模拟技术及数值方法[J];水文地质工程地质;1991年04期
3 于青春;武雄;大西有三;;非连续裂隙网络管状渗流模型及其校正[J];岩石力学与工程学报;2006年07期
4 于青春,黄喜新;非连续裂隙网络水流计算机模拟[J];水文地质工程地质;1992年03期
5 冯学敏;陈胜宏;;含复杂裂隙网络岩体渗流特性研究的复合单元法[J];岩石力学与工程学报;2006年05期
6 于青春,陈德基,薛果夫;岩体非连续裂隙网络水力学特征[J];地球科学;1995年04期
7 刘中,张有天;有自由面三维裂隙网络渗流分析[J];水利学报;1996年06期
8 张奇华;徐威;殷佳霞;;二维任意裂隙网络裂隙 孔隙渗流模型的两种解法[J];岩石力学与工程学报;2012年02期
9 胡尊国;当代地下水科学面临的一些新问题(中)[J];地质科技情报;1985年03期
10 张奇华;邬爱清;;三维任意裂隙网络渗流模型及其解法[J];岩石力学与工程学报;2010年04期
相关会议论文 前9条
1 李新强;陈祖煜;;三维裂隙网络与多孔介质渗流的等效方法研究[A];水工渗流研究与应用进展——第五届全国水利工程渗流学术研讨会论文集[C];2006年
2 李新强;陈祖煜;杨昭冬;;利用三维裂隙网络确定岩体渗透张量的方法[A];中国地质学会工程地质专业委员会2007年学术年会暨“生态环境脆弱区工程地质”学术论坛论文集[C];2007年
3 王恩志;王洪涛;孙役;;三维裂隙网络渗流数值模型研究[A];第六届全国结构工程学术会议论文集(第二卷)[C];1997年
4 柴军瑞;仵彦卿;;岩体水力学模型研究新进展——多重裂隙网络模型[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
5 隋杰;孙树立;;基于动网格技术的裂隙网络系统网格生成方法[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年
6 赵鑫;于青春;谢月清;;应用3D非连续性裂隙网络模拟技术研究裂隙产状取样误差[A];中国岩石力学与工程学会废物地下处置专业委员会成立大会暨首届学术交流大会论文集[C];2006年
7 程汉鼎;柴军瑞;许增光;;岩体离散裂隙网络溶质运移数学模型及数值解法[A];庆祝中国力学学会成立50周年暨中国力学学会学术大会’2007论文摘要集(下)[C];2007年
8 徐维生;柴军瑞;陈兴周;孙旭曙;;岩体裂隙网络非线性非立方渗流研究与应用[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展[C];2009年
9 刘泉声;吴月秀;刘小燕;;二维粗糙裂隙网络的计算机模拟[A];第二届废物地下处置学术研讨会论文集[C];2008年
相关硕士学位论文 前10条
1 岳潇;三维裂隙网络线单元渗流模型确定渗透张量研究[D];华北电力大学;2015年
2 吴会朝;土中三维裂隙网络渗流的数值模拟[D];哈尔滨工业大学;2014年
3 张弛;裂隙网络及其溶质运移的随机模拟研究[D];南京大学;2015年
4 王科锋;水工渗流数值分析软件与裂隙网络的计算机图形处理[D];西安理工大学;2008年
5 王如宾;岩体离散裂隙网络渗流场与温度场耦合分析[D];三峡大学;2007年
6 赵鑫;运用三维非连续性裂隙网络模型研究裂隙产状误差[D];中国地质大学(北京);2006年
7 叶茂;三维裂隙网络线单元渗流模型及其校正[D];华北电力大学;2014年
8 郭凌波;考虑裂隙网络动态发展的裂隙土土水特征曲线研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
9 程汉鼎;岩体离散裂隙网络溶质运移数值分析[D];西安理工大学;2008年
10 陈尚星;基于分形理论的土体裂隙网络研究[D];河海大学;2006年
,本文编号:1504721
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huanjinggongchenglunwen/1504721.html