Simulation of salt water intrusion

地層中を模擬した塩水浸入挙動実験に対する数値解析的検討

唐崎 建二*; 伊藤 一誠*; 前川 恵輔  

Karasaki, Kenji*; Ito, Kazumasa*; Maekawa, Keisuke

地層中を模擬した塩水浸入の室内実験をTOUGH2/EOS7コードによりモデル化した。実験とシミュレーションの結果を合わせることは、数値分散や実験条件の制御の問題から困難であることが明らかとなった。そこで、数値分散の影響を確認するために、淡水と塩水の遷移帯が広く生じることにより高い分散係数を有することが想定されるヘンリー問題のシミュレーションを行った。分散をモデル化せずに広い遷移帯を形成できるかどうかをみるために、正弦波形状の境界条件を設定したが、広い遷移帯を形成させることはできなかった。広い遷移帯が地層の不均質性と経時的な影響によって生じることは妥当であると思われるが、流速が非常に低い場、あるいは濃度勾配と逆方向に流れがある場において高い分散係数を用いることには注意を要する。

We have modeled laboratory experiments of saltwater intrusion using TOUGH2/EOS7. Matching laboratory and simulation results turned out to be quite challenging partly because of numerical dispersion and partly because the experiments were not very well controlled. In order to understand better the effects of numerical dispersion, we simulated the so-called Henry problem, in which a large dispersion coefficient is assumed, resulting in a wide transition zone between freshwater and saltwater. We imposed a sinusoidal boundary condition to see if a large transition zone can be created without explicitly modeling dispersion. However, for the parameters used we were not able to do so. It is still plausible that a wide transition zone is caused by formation heterogeneity and transient effects. Nonetheless, we question the validity of the use of a large dispersion coefficient where the velocity is very low, or where the flow is in the opposite direction of the concentration gradient.