JEOTERMAL SAHALARDA FAYLARIN EĞİMİNİN VE PERMEABİLİTE KONTRASTININ SICAKLIK VE AKIŞ DAĞILIMINA ETKİSİNİN SAYISAL MODELLENMESİ
Yıl: 2023 Cilt: 44 Sayı: 3 Sayfa Aralığı: 234 - 249 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.17824/yerbilimleri.1228841 İndeks Tarihi: 16-01-2024
JEOTERMAL SAHALARDA FAYLARIN EĞİMİNİN VE PERMEABİLİTE KONTRASTININ SICAKLIK VE AKIŞ DAĞILIMINA ETKİSİNİN SAYISAL MODELLENMESİ
Öz: Jeotermal sahalarda fayların/kırıkların varlığı, jeotermal akışkanın ve sıcaklığın dağılımını önemli ölçüde etkilemektedir. Özellikle yoğun faylanmanın olduğu sahalarda bu etki daha fazla ön plana çıkmaktadır. Daha önceki çalışmalar, fayların varlığının ve fay ile ortam arasındaki permeabilite farkının, akışkan hareketi üzerine olan etkilerini tartışmıştır. Bu etkinin anlaşılabilmesi için seçilebilecek yöntemlerin başında, pek çok fiziksel ve hidrolik parametreyi kapsayan sayısal modelleme çalışmaları gelmektedir. Bu çalışmada, fayların eğimlerinin ve fay-civar kayaçlar arası permeabilite kontrastının neden olduğu sıcaklık dağılımı ve yeraltısuyu akış dağılımı farklı test modeller oluşturularak incelenmiştir. Sayısal modelleme için Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) programı olan ve sonlu hacimler prensibi ile çalışan ANSYS Fluent yazılımı kullanılmıştır. Test modellerinin sonuçları, fay açısı değişiminin, sıcaklık dağılımını ve hız vektörlerinin yönünü bir miktar etkilese de, esas belirleyici faktörün permeabilite kontrastı olduğunu göstermektedir. Bu çalışma, yoğun faylanmanın olduğu jeotermal sahalarda, akışkanın olası yollarını kestirebilmek için bir ön çalışma olarak uygulanabilir ve geliştirilebilir.
Anahtar Kelime: Numerical simulation of the effects of the fault dip angle and permeability contrast on heat transfer and Fluid flow in Geothermal sites
Öz: The presence of faults/fractures in geothermal fields significantly affects the distribution of fluid flow and temperature. This effect is more dominant especially in areas with dense faulting. Previous studies discussed the effects of the presence of faults and permeability contrast between faults and surrounding geological units on fluid flow. In order to investigate this phenomenon, numerical methods are unique since they include physical and hydraulic parameters of the medium. In this study, the temperature pattern and groundwater flow due to the dip angle of the fault and permeability contrast were explored by various test models. We used finite volume based Computational Fluid Dynamic (CFD) Software, ANSYS Fluent, for numerical modeling. The results of the numerical simulations indicate that, although the dip angle of the fault can slightly modify the fluid vectors and temperature distribution, the main determining factor is the permeability contrast. This study can be used and expand as a preliminary study to predict the possible paths of fluid, in extensively faulted geothermal fields.
Anahtar Kelime: Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık
- Antonellini, M., & Aydin, A., 1994. Effect of faulting on fluid flow in porous sandstones: Petrophysicial properties: Amer- ican Association of Petroleum Geologists Bulletin, v. 78, p. 355–377. DOI: 10.1306/bdff90aa-1718-11d7- 8645000102c1865d
- Başokur, A. T., Koçyiğit, A., Hacıoğlu, Ö., Arslan, H. İ., & Meqbel, N., 2022. Magnetotelluric imaging of the shallow- seated magma reservoir beneath the Karadağ stratovolcano, Central Anatolia, Turkey. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 427, 107567. DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2022.107567
- Caine, J. S., Forster, C. B., and Evans, J. P., 1993. A classification scheme for permeability structures in fault zones. Eos (Transactions, American Geophysical Union), v. 74, p. 677.
- Cherubini, Y., Cacace, M., Blöcher, G., & Scheck-Wenderoth, M., 2013. Impact of single inclined faults on the fluid flow and heat transport: Results from 3-D finite element simulations. Environmental Earth Sciences, 70(8), 3603–3618. DOI: 10.1007/s12665-012-2212-z
- Düşünür Dogan, D. , Ocakoğlu Gökaşan, N., Tinivella, U. ,Giustiniani, M, Turkdogan, S., Arık, S. & Altan, Z., 2022. Modeling the time-dependent dissolution of Gas Hydrates in the South Shetland Islands, Antarctica.and temperature distribution in Aegean Coast of Turkey. Journal of Earth System Science, 128(6), 1-12. DOI: 10.1007/s12040-019-1183-9
- Erçetin, E., & Doğan, D., 2021. Deniz Tabanı Batimetrisinin Hidrotermal Dolaşım Üzerindeki Etkisinin Araştırılması: Lucky Strike Örneği . İstanbul Yerbilimleri Dergisi , 2021 (1) , 1-10.
- Fairley, J. P., & Hinds, J. J., 2004. Rapid transport pathways for geothermal fluids in an active great basin fault zone. Geology, 32(9), 825. DOI: 10.1130/G20617.1
- Forster, C. B., Goddard, J. V., & Evans, J. P., 1994. Permeability structure of a thrust fault, in The mechanical involvement of fluids in faulting: U.S. Geological Survey Open-File Report 94-228, p. 216–223
- Forster, C., & Smith L., 1989. The influence of groundwater flow on thermal regimes in mountainous terrain, a model study. Journal of Geophysical Research, 94, 9439–51. DOI: 10.1029/JB094iB07p09439
- Gudmundsson, A., 2000. Active fault zones and groundwater flow. Geophysical Research Letters, 27(18), 2993–2996. DOI: 10.1029/1999GL011266
- López, D. L., & Smith, L.,1995. Fluid flow in fault zones: Analysis of the interplay of convective circulation and topographically driven groundwater flow. Water Resources Research, 31(6), 1489–1503. DOI: 10.1029/95WR00422
- Loreto, M. F., Düşünür-Doğan, D., Üner, S., İşcan-Alp, Y., Ocakoğlu, N., Cocchi, L., Muccini, F., Giordano, P., & Ligi, M., 2019. Fault-controlled deep hydrothermal flow in a back-arc tectonic setting, Se Tyrrhenian sea. Scientific Reports, 9(1). DOI: 10.1038/s41598-019-53696-z
- Magri, F., Akar, T., Gemici, U., & Pekdeğer, A., 2010. Deep geothermal groundwater flow in the Seferihisar-Balçova area, Turkey: results from transient numerical simulations of coupled fluid flow and heat transport processes. Geofluids, 10(3), 388–405. DOI: 10.1111/j.1468-8123.2009.00267.x
- McKenna, J. R., & Blackwell, D. D., 2004. Numerical modeling of transient Basin and Range extensional geothermal systems. Geothermics, 33(4), 457–476. DOI: 10.1016/j.geothermics.2003.10.001
- McKibbin, R., 1986. Heat transfer in a vertically-layered porous medium heated from below. Transport in Porous Media, 1(4). DOI: 10.1007/BF00208043
- Moreno, D., Lopez-Sanchez, J., Blessent, D., & Raymond, J., 2018. Fault characterization and heat-transfer modeling to the northwest of Nevado del Ruiz Volcano. Journal of South American Earth Sciences, 88, 50– 63. DOI: 10.1016/j.jsames.2018.08.008
- Parisio, F., Vilarrasa, V., Wang, W., Kolditz, O., & Nagel, T, 2019. The risks of long-term re- injection in supercritical geothermal systems. Nature communications, 10(1), 4391. DOI: 10.1038/s41467-019-12146-0
- Randolph, L., & Johnson, B., 1989. Influence of faults of moderate displacement on groundwater flow in the Hickory sandstone aquifer in central Texas. Geological Society of America Abstracts with Programs, v. 21, p. 242. DOI: 10.1306/703ca257-1707- 11d7-8645000102c1865d
- Sarkar, S., Toksöz, M. N. & Burns, D. R., 2002. Fluid flow simulation in fractured reservoirs. Massachusetts Institute of Technology. Earth Resources Laboratory. DOI:
- Sarkar, S., Toksöz, M. N. & Burns, D. R., 2004. Fluid flow modeling in fractures.Massachusetts Institute of Technology. Earth Resources Laboratory. Scholz, C. H., 1990. The mechanics of earthquakes and faulting: Cambridge, Cambridge University Press, 439 s.
- Simms, M. A., & Garven, G., 2004. Thermal convection in faulted extensional sedimentary basins: Theoretical results from finite-element modeling. Geofluids, 4(2), 109–130. DOI: 10.1111/j.1468- 8115.2004.00069.x
- Smith, L., Forster, C. B., & Evans, J. P., 1990. Interaction between fault zones, fluid flow, and heat transfer at the basin scale. Hydrogeology of permeability environments, International Association of Hydrogeologists, v. 2, p. 41–67.
- Sorey M., 1971. Measurement of vertical groundwater velocity from temperature profiles in wells. Water Resources Research, 7, 963–70. DOI: 10.1029/WR007i004p00963
- Şen, E., & Doğan, D., 2021. Finite volume modeling of bathymetry and fault-controlled fluid circulation in the Sea of Marmara. Turkish Journal of Earth Sciences, 30(5), 628-638. DOI : 10.3906/yer-2101-20
- Taillefer, A., Guillou-Frottier, L., Soliva, R., Magri, F., Lopez, S., Courrioux, G., Millot, R., Ladouche, B., & Le Goff, E., 2018. Topographic and faults control of hydrothermal circulation along dormant faults in an orogen. Geochemistry, Geophysics, Geosystems. DOI: 10.1029/2018GC007965
- Üner, S., & Dogan, D. D., 2021. An integrated geophysical, hydrological, thermal approach to finite volume modelling of fault- controlled geothermal fluid circulation in Gediz Graben. Geothermics, 90, 102004. DOI: 10.1016/j.geothermics.2020.102004
- Üner, S., Ağaçgözgü, G. Ö., & Düşünür Doğan, D., 2019. Hydrogeophysical modelling of Hisarcik (Kütahya) geothermal field, western Turkey. Geophysical Prospecting, 67(8), 2176-2195. DOI: doi.org/10.1111/1365-2478.12826
- Yang, J., Large, R. R., & Bull, S. W., 2004. Factors controlling free thermal convection in faults in sedimentary basins: Implications for the formation of zinc-lead mineral deposits. Geofluids, 4(3), 237–247. DOI: 10.1111/j.1468-8123.2004.00084.x
- Yang, J., Latychev, K., & Edwards, R. N., 1998. Numerical computation of hydrothermal fluid circulation in Fractured Earth structures. Geophysical Journal International, 135(2), 627–649. DOI: 10.1046/j.1365-246X.1998.00669.x
| APA | Güvem B, Orta D, Üzüm Y, doğan d (2023). JEOTERMAL SAHALARDA FAYLARIN EĞİMİNİN VE PERMEABİLİTE KONTRASTININ SICAKLIK VE AKIŞ DAĞILIMINA ETKİSİNİN SAYISAL MODELLENMESİ. , 234 - 249. 10.17824/yerbilimleri.1228841 |
| Chicago | Güvem Bahar,Orta Deniz,Üzüm Yasin,doğan doğa JEOTERMAL SAHALARDA FAYLARIN EĞİMİNİN VE PERMEABİLİTE KONTRASTININ SICAKLIK VE AKIŞ DAĞILIMINA ETKİSİNİN SAYISAL MODELLENMESİ. (2023): 234 - 249. 10.17824/yerbilimleri.1228841 |
| MLA | Güvem Bahar,Orta Deniz,Üzüm Yasin,doğan doğa JEOTERMAL SAHALARDA FAYLARIN EĞİMİNİN VE PERMEABİLİTE KONTRASTININ SICAKLIK VE AKIŞ DAĞILIMINA ETKİSİNİN SAYISAL MODELLENMESİ. , 2023, ss.234 - 249. 10.17824/yerbilimleri.1228841 |
| AMA | Güvem B,Orta D,Üzüm Y,doğan d JEOTERMAL SAHALARDA FAYLARIN EĞİMİNİN VE PERMEABİLİTE KONTRASTININ SICAKLIK VE AKIŞ DAĞILIMINA ETKİSİNİN SAYISAL MODELLENMESİ. . 2023; 234 - 249. 10.17824/yerbilimleri.1228841 |
| Vancouver | Güvem B,Orta D,Üzüm Y,doğan d JEOTERMAL SAHALARDA FAYLARIN EĞİMİNİN VE PERMEABİLİTE KONTRASTININ SICAKLIK VE AKIŞ DAĞILIMINA ETKİSİNİN SAYISAL MODELLENMESİ. . 2023; 234 - 249. 10.17824/yerbilimleri.1228841 |
| IEEE | Güvem B,Orta D,Üzüm Y,doğan d "JEOTERMAL SAHALARDA FAYLARIN EĞİMİNİN VE PERMEABİLİTE KONTRASTININ SICAKLIK VE AKIŞ DAĞILIMINA ETKİSİNİN SAYISAL MODELLENMESİ." , ss.234 - 249, 2023. 10.17824/yerbilimleri.1228841 |
| ISNAD | Güvem, Bahar vd. "JEOTERMAL SAHALARDA FAYLARIN EĞİMİNİN VE PERMEABİLİTE KONTRASTININ SICAKLIK VE AKIŞ DAĞILIMINA ETKİSİNİN SAYISAL MODELLENMESİ". (2023), 234-249. https://doi.org/10.17824/yerbilimleri.1228841 |
| APA | Güvem B, Orta D, Üzüm Y, doğan d (2023). JEOTERMAL SAHALARDA FAYLARIN EĞİMİNİN VE PERMEABİLİTE KONTRASTININ SICAKLIK VE AKIŞ DAĞILIMINA ETKİSİNİN SAYISAL MODELLENMESİ. Yerbilimleri, 44(3), 234 - 249. 10.17824/yerbilimleri.1228841 |
| Chicago | Güvem Bahar,Orta Deniz,Üzüm Yasin,doğan doğa JEOTERMAL SAHALARDA FAYLARIN EĞİMİNİN VE PERMEABİLİTE KONTRASTININ SICAKLIK VE AKIŞ DAĞILIMINA ETKİSİNİN SAYISAL MODELLENMESİ. Yerbilimleri 44, no.3 (2023): 234 - 249. 10.17824/yerbilimleri.1228841 |
| MLA | Güvem Bahar,Orta Deniz,Üzüm Yasin,doğan doğa JEOTERMAL SAHALARDA FAYLARIN EĞİMİNİN VE PERMEABİLİTE KONTRASTININ SICAKLIK VE AKIŞ DAĞILIMINA ETKİSİNİN SAYISAL MODELLENMESİ. Yerbilimleri, vol.44, no.3, 2023, ss.234 - 249. 10.17824/yerbilimleri.1228841 |
| AMA | Güvem B,Orta D,Üzüm Y,doğan d JEOTERMAL SAHALARDA FAYLARIN EĞİMİNİN VE PERMEABİLİTE KONTRASTININ SICAKLIK VE AKIŞ DAĞILIMINA ETKİSİNİN SAYISAL MODELLENMESİ. Yerbilimleri. 2023; 44(3): 234 - 249. 10.17824/yerbilimleri.1228841 |
| Vancouver | Güvem B,Orta D,Üzüm Y,doğan d JEOTERMAL SAHALARDA FAYLARIN EĞİMİNİN VE PERMEABİLİTE KONTRASTININ SICAKLIK VE AKIŞ DAĞILIMINA ETKİSİNİN SAYISAL MODELLENMESİ. Yerbilimleri. 2023; 44(3): 234 - 249. 10.17824/yerbilimleri.1228841 |
| IEEE | Güvem B,Orta D,Üzüm Y,doğan d "JEOTERMAL SAHALARDA FAYLARIN EĞİMİNİN VE PERMEABİLİTE KONTRASTININ SICAKLIK VE AKIŞ DAĞILIMINA ETKİSİNİN SAYISAL MODELLENMESİ." Yerbilimleri, 44, ss.234 - 249, 2023. 10.17824/yerbilimleri.1228841 |
| ISNAD | Güvem, Bahar vd. "JEOTERMAL SAHALARDA FAYLARIN EĞİMİNİN VE PERMEABİLİTE KONTRASTININ SICAKLIK VE AKIŞ DAĞILIMINA ETKİSİNİN SAYISAL MODELLENMESİ". Yerbilimleri 44/3 (2023), 234-249. https://doi.org/10.17824/yerbilimleri.1228841 |
