Nell'ambito del progetto di ricerca MAC-GEO, finanziato dalla Regione Toscana, rivolto alla definizione di un sistema decisionale integrato, da utilizzarsi nelle procedure di controllo di concessioni per lo sfruttamento di sistemi geotermici ad alta entalpia, gli autori hanno personalizzato e utilizzato il simulatore numerico open source TOUGH2, specificatamente nella versione implementata nel codice dedicato alla calibrazione di modelli iTOUGH2. TOUGH2, sviluppato a partire dagli anni ottanta, è il simulatore per bacini geotermici, ma non solo, di gran lunga più diffuso a scala internazionale; è molto robusto e, grazie alla sua struttura modulare, è molto flessibile. Permette di studiare flussi di fluidi non isotermi, multicomponente e multifase in mezzi porosi continui o fratturati con domini 1D, 2D e 3D e, grazie al metodo di discretizzazione alle Differenze Finite Integrali (IFDM), può anche gestire griglie raffittite con blocchi a geometria irregolare. È scritto in linguaggio Fortran e pertanto può essere facilmente utilizzato sotto diversi sistemi operativi. Nel presente lavoro si farà implicitamente riferimento alla versione realizzata in ambiente Linux. La discretizzazione del serbatoio geotermico con un elevato numero di blocchi migliora notevolmente l'accuratezza del risultato di una simulazione, ma può rappresentare un limite nei processi di history matching e nelle analisi di sensibilità, a causa dell'elevata quantità di dati da gestire. Con script bash realizzati ad hoc, da lanciare in ambiente GRASS GIS ed utilizzando il modulo “v.trimesh”, è possibile generare griglie vettoriali irregolari 3D che rispettano le condizioni geometriche imposte dal metodo IFDM proprio di TOUGH2 e popolare automaticamente un modello numerico con parametri appropriati. Facendo ricorso a mappe raster di elevazione, rappresentative del modello geologico concettuale, si associa automaticamente ad ogni blocco della griglia il materiale che si considera più rappresentativo della realtà. L'insieme di dati strutturati così ottenuto è quindi elaborato con una versione modificata ad hoc di AMESH (un codice FOS distribuito dal Lawrence Berkeley National Laboratory) per ottenere il file di input geometrico di TOUGH2. Infine, un software di visualizzazione (scritto in Java), ulteriore prodotto del gruppo di ricercatori, permette di analizzare i risultati della simulazione più speditamente. L'applicazione di tali strumenti sui grandi bacini geotermici ad alta entalpia della Toscana, ha dimostrato come essi consentano di ridurre sensibilmente i tempi di pre / post – processing nella simulazione full field, specificatamente nelle simulazioni, sia dirette che inverse, di sistemi che necessitino di raffittimenti irregolari.

GRASS GIS per il pre-processing di TOUGH2

BERRY, PAOLO;BONDUA', STEFANO;BORTOLOTTI, VILLIAM;CORMIO, CARLO;
2011

Abstract

Nell'ambito del progetto di ricerca MAC-GEO, finanziato dalla Regione Toscana, rivolto alla definizione di un sistema decisionale integrato, da utilizzarsi nelle procedure di controllo di concessioni per lo sfruttamento di sistemi geotermici ad alta entalpia, gli autori hanno personalizzato e utilizzato il simulatore numerico open source TOUGH2, specificatamente nella versione implementata nel codice dedicato alla calibrazione di modelli iTOUGH2. TOUGH2, sviluppato a partire dagli anni ottanta, è il simulatore per bacini geotermici, ma non solo, di gran lunga più diffuso a scala internazionale; è molto robusto e, grazie alla sua struttura modulare, è molto flessibile. Permette di studiare flussi di fluidi non isotermi, multicomponente e multifase in mezzi porosi continui o fratturati con domini 1D, 2D e 3D e, grazie al metodo di discretizzazione alle Differenze Finite Integrali (IFDM), può anche gestire griglie raffittite con blocchi a geometria irregolare. È scritto in linguaggio Fortran e pertanto può essere facilmente utilizzato sotto diversi sistemi operativi. Nel presente lavoro si farà implicitamente riferimento alla versione realizzata in ambiente Linux. La discretizzazione del serbatoio geotermico con un elevato numero di blocchi migliora notevolmente l'accuratezza del risultato di una simulazione, ma può rappresentare un limite nei processi di history matching e nelle analisi di sensibilità, a causa dell'elevata quantità di dati da gestire. Con script bash realizzati ad hoc, da lanciare in ambiente GRASS GIS ed utilizzando il modulo “v.trimesh”, è possibile generare griglie vettoriali irregolari 3D che rispettano le condizioni geometriche imposte dal metodo IFDM proprio di TOUGH2 e popolare automaticamente un modello numerico con parametri appropriati. Facendo ricorso a mappe raster di elevazione, rappresentative del modello geologico concettuale, si associa automaticamente ad ogni blocco della griglia il materiale che si considera più rappresentativo della realtà. L'insieme di dati strutturati così ottenuto è quindi elaborato con una versione modificata ad hoc di AMESH (un codice FOS distribuito dal Lawrence Berkeley National Laboratory) per ottenere il file di input geometrico di TOUGH2. Infine, un software di visualizzazione (scritto in Java), ulteriore prodotto del gruppo di ricercatori, permette di analizzare i risultati della simulazione più speditamente. L'applicazione di tali strumenti sui grandi bacini geotermici ad alta entalpia della Toscana, ha dimostrato come essi consentano di ridurre sensibilmente i tempi di pre / post – processing nella simulazione full field, specificatamente nelle simulazioni, sia dirette che inverse, di sistemi che necessitino di raffittimenti irregolari.
Geomatics Workbooks
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P. Berry; S. Bonduà; V. Bortolotti; A. Diolaiti; C. Cormio; E. Lognoli
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