Thermohydrodynamic modeling of the influence of deep faults and degassing channels on groundwater dynamics
The authors developed a thermohydrodynamical 2D model of a vertical section of the geological environment of groundwater, taking into account deep active geodynamic zones. Such zones (fast filtration and migration zones — FFMZ) are actually permeable faults and their associated surface depressions a...
Збережено в:
| Дата: | 2020 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | rus |
| Опубліковано: |
Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine
2020
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/201738 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Geofizicheskiy Zhurnal |
Репозитарії
Geofizicheskiy Zhurnal| id |
journalsuranua-geofizicheskiy-article-201738 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Geofizicheskiy Zhurnal |
| collection |
OJS |
| language |
rus |
| topic |
geological environment permeability filtration migration modeling fluids degassing dilatency zone |
| spellingShingle |
geological environment permeability filtration migration modeling fluids degassing dilatency zone Shestopalov, V.M. Bohuslavsky, A.S. Thermohydrodynamic modeling of the influence of deep faults and degassing channels on groundwater dynamics |
| topic_facet |
geological environment permeability filtration migration modeling fluids degassing dilatency zone |
| format |
Article |
| author |
Shestopalov, V.M. Bohuslavsky, A.S. |
| author_facet |
Shestopalov, V.M. Bohuslavsky, A.S. |
| author_sort |
Shestopalov, V.M. |
| title |
Thermohydrodynamic modeling of the influence of deep faults and degassing channels on groundwater dynamics |
| title_short |
Thermohydrodynamic modeling of the influence of deep faults and degassing channels on groundwater dynamics |
| title_full |
Thermohydrodynamic modeling of the influence of deep faults and degassing channels on groundwater dynamics |
| title_fullStr |
Thermohydrodynamic modeling of the influence of deep faults and degassing channels on groundwater dynamics |
| title_full_unstemmed |
Thermohydrodynamic modeling of the influence of deep faults and degassing channels on groundwater dynamics |
| title_sort |
thermohydrodynamic modeling of the influence of deep faults and degassing channels on groundwater dynamics |
| title_alt |
Термогидродинамическое моделирование влияния глубинных разломов и каналов дегазации на динамику подземных вод Термогідродинамічне моделювання впливу глибинних розломів і каналів дегазації на динаміку підземних вод |
| description |
The authors developed a thermohydrodynamical 2D model of a vertical section of the geological environment of groundwater, taking into account deep active geodynamic zones. Such zones (fast filtration and migration zones — FFMZ) are actually permeable faults and their associated surface depressions and under-depression degassing channels. Their depth may be different, but they are also very deep (more than 7 km). Under these conditions, the formulation of a purely hydrodynamic problem is insufficient. It is necessary to take into account the heat flux coming from the interior and affecting the hydrodynamic features of the filtration. The HYDROTHERM program used by the authors, developed by the US Geological Survey, allows us to solve such problems. The hydrogeological schematization of the model section is selected in accordance with its intended location within the left bank of the Kyiv region, the Dnieper―Trubizh interfluve. To build the model, the authors used the available data on the location, distribution density over the territory, and the characteristics of the FFMZ activity. The vertical distributions of temperature and fluid flow rates are obtained, and the deep influence of the FFMZ on their formation is clarified. The presence of a dilatency zone, which is characterized by branching of fractures in the geological environment, is confirmed at a depth of 3―7 km at specified parameters of the model. In this zone, with a decrease in depth, an intermittent process of discharge of a stress-strain state of rocks, a decrease in the pressure of the ascending fluids, and their gradual degassing occur. The activation of fluid flows at these depths without preliminary specifying increased permeability in the model indicates the participation of fluids in the formation of the dilatancy zone. |
| publisher |
Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine |
| publishDate |
2020 |
| url |
https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/201738 |
| work_keys_str_mv |
AT shestopalovvm thermohydrodynamicmodelingoftheinfluenceofdeepfaultsanddegassingchannelsongroundwaterdynamics AT bohuslavskyas thermohydrodynamicmodelingoftheinfluenceofdeepfaultsanddegassingchannelsongroundwaterdynamics AT shestopalovvm termogidrodinamičeskoemodelirovanievliâniâglubinnyhrazlomovikanalovdegazaciinadinamikupodzemnyhvod AT bohuslavskyas termogidrodinamičeskoemodelirovanievliâniâglubinnyhrazlomovikanalovdegazaciinadinamikupodzemnyhvod AT shestopalovvm termogídrodinamíčnemodelûvannâvplivuglibinnihrozlomívíkanalívdegazacíínadinamíkupídzemnihvod AT bohuslavskyas termogídrodinamíčnemodelûvannâvplivuglibinnihrozlomívíkanalívdegazacíínadinamíkupídzemnihvod |
| first_indexed |
2024-04-21T19:42:52Z |
| last_indexed |
2024-04-21T19:42:52Z |
| _version_ |
1796974652346597376 |
| spelling |
journalsuranua-geofizicheskiy-article-2017382020-10-07T11:07:03Z Thermohydrodynamic modeling of the influence of deep faults and degassing channels on groundwater dynamics Термогидродинамическое моделирование влияния глубинных разломов и каналов дегазации на динамику подземных вод Термогідродинамічне моделювання впливу глибинних розломів і каналів дегазації на динаміку підземних вод Shestopalov, V.M. Bohuslavsky, A.S. geological environment permeability filtration migration modeling fluids degassing dilatency zone The authors developed a thermohydrodynamical 2D model of a vertical section of the geological environment of groundwater, taking into account deep active geodynamic zones. Such zones (fast filtration and migration zones — FFMZ) are actually permeable faults and their associated surface depressions and under-depression degassing channels. Their depth may be different, but they are also very deep (more than 7 km). Under these conditions, the formulation of a purely hydrodynamic problem is insufficient. It is necessary to take into account the heat flux coming from the interior and affecting the hydrodynamic features of the filtration. The HYDROTHERM program used by the authors, developed by the US Geological Survey, allows us to solve such problems. The hydrogeological schematization of the model section is selected in accordance with its intended location within the left bank of the Kyiv region, the Dnieper―Trubizh interfluve. To build the model, the authors used the available data on the location, distribution density over the territory, and the characteristics of the FFMZ activity. The vertical distributions of temperature and fluid flow rates are obtained, and the deep influence of the FFMZ on their formation is clarified. The presence of a dilatency zone, which is characterized by branching of fractures in the geological environment, is confirmed at a depth of 3―7 km at specified parameters of the model. In this zone, with a decrease in depth, an intermittent process of discharge of a stress-strain state of rocks, a decrease in the pressure of the ascending fluids, and their gradual degassing occur. The activation of fluid flows at these depths without preliminary specifying increased permeability in the model indicates the participation of fluids in the formation of the dilatancy zone. Разработана термогидродинамическая профильная модель вертикального разреза геологической среды подземных вод с учетом глубинных активных геодинамических зон. Такими зонами (быстрой фильтрации и миграции — ЗБФМ) являются собственно проницаемые разломы и приуроченные к ним западины и подзападинные каналы дегазации. Глубина их может быть различной, установлены и очень глубокие (более 7 км). В этих условиях постановка чисто гидродинамической задачи недостаточна. Необходимо учитывать и тепловой поток, идущий из недр и влияющий на гидродинамические особенности фильтрации. Примененная авторами программа «HYDROTHERM», разработанная в Геологической службе США, позволяет решать такие задачи. Гидрогеологическая схематизация модельного вертикального профиля выбрана в соответствии с его предполагаемым рас- положением в пределах Левобережья Киевской области, междуречье Днепр―Трубеж. Для построения модели использованы имеющиеся данные о расположении, плотности распределения по территории и характеристиках активности ЗБФМ. Получены вертикальные распределения температуры и скоростей потоков флюидов и выяснено глубинное влияние ЗБФМ на их формирование. Подтверждается наличие на глубине 3―7 км при заданных параметрах модели зоны дилатансии, которая характеризуется ветвлением трещин геологической среды. В ней происходят скачкообразный процесс разрядки напряженно-деформированного состояния пород с уменьшением глубины, снижения давления восходящих флюидов, а также их поэтапная дегазация. Активизация флюидных потоков на этих глубинах без предварительного задания повышенной проницаемости на модели свидетельствует об участии флюидов в формировании зоны дилатансии. Розроблено термогідродинамічну профільну модель вертикального розрізу геологічного середовища підземних вод з урахуванням глибинних активних геодинамічних зон. Такими зонами (швидкої фільтрації і міграції — ЗШФМ) є власне проникні розломи і приурочені до них западини та під западинні канали дегазації. Глибина їх може бути різною, але встановлені й дуже глибокі (понад 7 км). У цих умовах постановка суто гідродинамічної задачі є недостатньою. Необхідно враховувати і тепловий потік, що йде з надр і впливає на гідродинамічні особливості фільтрації. Застосована авторами програма «HYDROTHERM», яку розроблено в Геологічній службі США, дає змогу вирішувати такі завдання. Гідрогеологічну схематизацію модельного вертикального профілю обрано відповідно до його передбачуваного розташування в межах Лівобережжя Київської області, межиріччя Дніпро―Трубіж. Для побудови моделі використано наявні дані щодо розміщення, щільності розподілу на території і характеристикам активності ЗШФМ. Отримано вертикальні розподіли температури і швидкостей потоків флюїдів і з’ясовано глибинний вплив ЗШФМ на їх формування. Підтверджено наявність на глибині 3―7 км при заданих параметрах моделі зони дилатансії, яка характеризується розгалуженням тріщин геологічного середовища. У цій зоні відбуваються стрибкоподібний процес розрядження напружено-деформованого стану порід зі зменшенням глибини, зниження тиску висхідних флюїдів та їх поетапна дегазація. Активізація флюїдних потоків на цих глибинах без попереднього завдання підвищеної проникності на моделі свідчить про участь флюїдів у формуванні зони дилатансіі. Subbotin Institute of Geophysics of the NAS of Ukraine 2020-05-18 Article Article application/pdf https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/201738 10.24028/gzh.0203-3100.v42i2.2020.201738 Geofizicheskiy Zhurnal; Vol. 42 No. 2 (2020); 3-13 Геофизический журнал; Том 42 № 2 (2020); 3-13 Геофізичний журнал; Том 42 № 2 (2020); 3-13 2524-1052 0203-3100 rus https://journals.uran.ua/geofizicheskiy/article/view/201738/203093 Copyright (c) 2020 Geofizicheskiy Zhurnal https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |