PFLOTRAN-SIP：一个用于模拟电阻抗数据谱诱导极化的 PFLOTRAN 模块
计算物理
2020-07-16 v2 计算工程、金融与科学
分布式、并行与集群计算
数值分析
数值分析
摘要
谱诱导极化（SIP）是一种非侵入式地球物理方法，广泛用于探测硫化物矿物、粘土矿物、金属物体、城市废弃物、碳氢化合物及盐度入侵。然而，SIP 是一种静态方法，无法测量地下流动与溶质/物种运移的动态过程。为捕捉这些动态，需将 SIP 技术采集的数据与流体流动及反应运移模型耦合。据我们所知，目前开源文献中尚无将流体流动、溶质运移与 SIP 过程模型耦合以分析大规模系统地电特征的模拟器。我们构建了一个大规模并行模拟框架（PFLOTRAN-SIP）以将 SIP 数据耦合到流体流动与溶质运移过程。该框架基于耦合 PFLOTRAN 与 E4D 的 PFLOTRAN-E4D 模拟器构建，且不损失计算性能。PFLOTRAN 求解耦合流动与溶质运移过程模型以估计溶质浓度，并用于 Archie 模型计算近零频率下的体电导率。这些体电导率经 Cole-Cole 模型修正以考虑频率依赖性。利用估计的频率依赖体电导率，E4D 针对 SIP 选定频率模拟实部与复电位信号。PFLOTRAN-SIP 框架通过一个合成示踪运移模型进行演示，模拟了四个频率下的示踪剂浓度与电阻抗。随后，SIP 反演通过匹配各指定频率的电阻抗估计体电导率。估计的体电导率与 PFLOTRAN-SIP 正演模型模拟的示踪剂浓度一致。
引用
@article{arxiv.1909.02125,
title = {PFLOTRAN-SIP: A PFLOTRAN Module for Simulating Spectral-Induced Polarization of Electrical Impedance Data},
author = {B. Ahmmed and M. K. Mudunuru and S. Karra and S. C. James and H. S. Viswanathan and J. A. Dunbar},
journal= {arXiv preprint arXiv:1909.02125},
year = {2020}
}
备注
19 pages, 8 figures