地下水数值模拟软件PetraSim支持的模型简介

PetraSim 是一个多功能的地质模拟软件，支持多种复杂模型，用于多相流体和热流动的模拟，尤其是在多孔和裂隙介质中的应用。以下是 PetraSim 支持的主要模型：

TOUGH模型

TOUGH 是一个通用的数值模拟程序，专门用于模拟多相流体和热流在多孔和裂隙介质中的流动。该模型的灵活性体现在可以处理不同的流体混合物，其属性由单独的状态方程（EOS）模块描述。TOUGH 由劳伦斯伯克利国.家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory）的地球科学部门开发，广泛应用于地热储层工程、核废料处理、二氧化碳封存以及非饱和带水文等领域。PetraSim 自带的 TOUGH2 执行文件已针对 PetraSim 进行了优化，并通过与美国能源部（DOE）的合同获得许可。然而，PetraSim 并不包括于2018年1月正式发布的 TOUGH3，但它能够生成与 TOUGH3 兼容的输入文件，并可视化 TOUGH3 模拟生成的 CSV 输出数据。

T2VOC 模块

T2VOC 是 TOUGH2 的一个模块，用于水、空气和挥发性有.机化合物（VOC）的三相流动模拟。T2VOC 主要用于模拟危险的非水相液体（NAPLs）在变饱和介质中的迁移过程，包括在非饱和带中强制真空提取有.机化学蒸气（即土壤蒸气提取）、化学蒸气在非饱和带中的蒸发与扩散、向饱和带中注入空气以去除挥发性有.机物（即空气喷射）、直接抽取污染水和游离产品，以及通过蒸汽注入来去除污染土壤和含水层中的非水相液体。

TMVOC 模块

TMVOC 是一个用于水、土壤气体和多组分挥发性有.机化合物（VOCs）在多维异质多孔介质中三相非等温流动的数值模拟器。它是 TOUGH2 模拟程序的扩展，由劳伦斯伯克利国.家实验室开发。TMVOC 设计用于处理涉及饱和和非饱和带中烃燃料或有.机溶剂泄漏的污染问题。它能够模拟污染物在“自然”环境条件下的行为，也适用于工程化系统，例如土壤蒸气提取、地下水抽取或蒸汽辅助源修.复。

TOUGHREACT 模块

TOUGHREACT 是 TOUGH2 的扩展模块，将化学反应与流体流动耦合在一起。该模块能够对地下多相流体和热流动、溶质传输和化学反应进行耦合建模，适用于废物处理场评估、酸性矿山排水修.复、污染物传输、地下水水质、二氧化碳封存以及地热系统中的矿物变化。TOUGHREACT 可应用于具有物理和化学异质性的多孔和裂隙介质，能够处理液相、气相和固相中的任意数量的化学物种。它考虑了多种化学平衡反应，例如水合、气体溶解/析出和阳离子交换。矿物溶解/沉淀反应可在局部平衡或动力学条件下进行，并且模型能够考虑由于矿物溶解和沉淀引起的孔隙率和渗透率的变化。PetraSim 自带的 TOUGHREACT v1.2 执行文件已经过优化，可与 PetraSim 一起使用。此外，PetraSim 提供了对 TOUGHREACT 的有限支持，包括输入文件创建和基于单元数据的2D和3D显示。需要注意的是，PetraSim 当前支持 TOUGHREACT v3.32 中的以下EOS模块：EOS1、EOS2、EOS3、EOS4、EOS7、EOS9 和 ECO2N。

通过支持这些强大的模型，PetraSim 为用户提供了丰富的工具，以应对复杂的环境和工程问题，使其在地质模拟领域中具有广泛的应用潜力。