複合域裂隙岩層地下水水流與溶質傳輸模式發展

為瞭解裂隙岩層中的溶質傳輸行為，開發裂隙岩層水流與溶質傳輸模式是項重要任務。由於裂隙與母岩水流與傳輸能力差異較大，兩者在三度空間交互作用涉及複雜空間幾何，計算分析困難。因此，傳統在開發裂隙岩層水流與傳輸模式，模擬區域設計大多僅考慮一維或二維情況，並且將水流與傳輸限制於離散裂隙網路(DFN)之中。為滿足實際場址條件的問題，裂隙岩層水流與溶質傳輸模式需同時考慮母岩與三維離散裂間的交互作用，且提供升尺度參數，以因應大區域情境分析之模擬需求。本研究目的是以數值方法為基礎，開發、測試及應用三維裂隙岩體水流與傳輸模式。本研究規劃為期三年計畫，研究項目包含：(1) 依據裂隙幾何參數統計結構，建構三維離散裂隙網路；(2) 發展三維非結構化網格生成，採用Delaunay 網格生成演算法，並且透過邊界回復技術修正所有節點於裂隙面共線與共點位置，產生裂隙面與母岩整體網格；(3) 透過既有軟體TOUGH 系列與HYDROGEOCHEM 模式以及本研究自行開發模式，計算裂隙岩層水流與溶質傳輸行為；(4) 最後將模擬結果近一步分析，獲得升尺度裂隙岩層等效水力傳導係數，可應用於大尺度裂隙岩層水流與傳輸模擬。研究成果預期可作為水資源管理、深地層CO2 封存與高階用過核子燃料最終處置、地熱能源開發、隧道岩石工程應用等相關課題的有用工具。