地下多组分反应溶质运移数值模拟：地质资源和环境研究的新方法

J4 ›› 2012, Vol. 42 ›› Issue (5): 1410-1425.

地下多组分反应溶质运移数值模拟：地质资源和环境研究的新方法

许天福, 金光荣|岳高凡|雷宏武|王福刚

吉林大学地下水资源与环境教育部重点实验室|长春130021

收稿日期:2012-06-15 出版日期:2012-09-26 发布日期:2012-09-26
作者简介:许天福(1962-)|男|教授|博士生导师|国家“千人计划”特聘专家|主要从事地下水多组分反应溶质运移、水岩气相互作用理论及数值模拟、地下水污染物运移、二氧化碳与核废料地质储存、地热能开发利用等方面的研究|E-mail:tianfu.good@gmail.com
基金资助:
国土资源部公益性行业科研专项项目(201211063)；教育部高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(20110061110057)；中国地质调查局工作项目(1212011120048)

Subsurface Reactive Transport Modeling: A New Research Approach for Geo-Resources and Environments

XU Tian-fu, JIN Guang-rong, YUE Gao-fan, LEI Hong-wu, WANG Fu-gang

Key Laboratory of Groundwater Resources and Environment, Ministry of Education, Jilin University, Changchun130021, China

Received:2012-06-15 Online:2012-09-26 Published:2012-09-26

摘要/Abstract

摘要：

地下多组分反应溶质运移数值模拟(RTM)是解释地球系统中的耦合过程和不同时空尺度对其影响的重要工具。RTM是研究地球科学基础理论、地质资源和环境等复杂地球化学过程的一个新方法，可用于如废物处置安全性评估、地下水污染研究、二氧化碳地质储存、金属矿床的地浸开采等的研究中。笔者首先回顾了反应溶质溶质运移模拟的发展历史，然后总结了反应溶质运移模拟的发展现状，再从耦合过程、空间尺度、裂隙和非均质介质处理角度说明了反应溶质运移模拟所面临的挑战。结合地下水质的演化、生物降解、CO₂地质储存等具体实例讨论了反应溶质运移模拟的广泛应用前景，探讨了反应溶质运移模拟的未来发展方向。

关键词: 反应溶质运移, 数值方法, 模拟, 多场耦合, TOUGHREACT, 地质资源和环境

Abstract:

Subsurface reactive transport modeling (RTM) is a new research approach for studying fundamentals of earth sciences, and solving problems of geo-resources and environments with complex physical and chemical processes, such as the safety assessment of waste disposal, groundwater pollution, environmental remediation, CO₂ geological sequestration, and solution mining of metal deposits. We first review the history of RTM, the current status of RTM is then summarized;Furthermore, we discuss challenges raised from coupled processes, spatial scales, treatment of fractured rock and heterogeneous media.We use modeling examples of groundwater quality evolution, nitrate biodegradation and CO₂ geological sequestration, to demonstrate the RTM applicability and broad application prospects. Finally we explore the future directions of the RTM research.

Key words: reactive transport, numerical methods, simulation, coupled processes, TOUGHREACT, geo-resources and environment

中图分类号:

P641.69

许天福, 金光荣, 岳高凡, 雷宏武, 王福刚. 地下多组分反应溶质运移数值模拟：地质资源和环境研究的新方法[J]. J4, 2012, 42(5): 1410-1425.

XU Tian-fu, JIN Guang-rong, YUE Gao-fan, LEI Hong-wu, WANG Fu-gang. Subsurface Reactive Transport Modeling: A New Research Approach for Geo-Resources and Environments[J]. J4, 2012, 42(5): 1410-1425.

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