CouFrac 2022---断裂地质介质的耦合过程

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1 引言

CouFrac 2022---第三届断裂地质介质的耦合过程国际会议(3rd International Conference on Coupled Processes in Fractured Geological Media: Observation, Modeling, and Application)将于2022年11月14日至16日在Berkeley, California举行，这是一个ISRM的北美区域性会议，由ARMA和劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)共同组织。

断裂地质介质中的热-水-力-化学(THMC)耦合过程对地球的演变至关重要，它们在一些近地表和地下活动中发挥着关键作用，包括碳封存、能源储存、核废料处理、地热勘探、石油和天然气开采以及采矿。断裂在浅层地下水系统的过程中也发挥着重要作用，它们可以影响饮用水的质量，在临界区，它们影响温室气体循环、土壤发育和植物过程。THMC过程的数值建模和实验观测对于推动科学发现，以及分析、管理和优化地下工程实践至关重要。

这次会议继2018年在中国武汉举行的第一次会议和2020年在韩国首尔举行的第二次会议之后，将重点讨论与断裂地质介质相关耦合过程的所有领域的进展，包括数值方法、原位测试、实验室实验、机器学习以及在近地表、地下和关键区(Critical Zone)不同活动中的应用。

2 主题

Carbon sequestration

Energy storage

Geothermal exploration

Hydrocarbon exploitation

Nuclear waste disposal

Mining engineering

Petroleum engineering

Hydraulic fracturing

Induced seismicity

Contaminant transport

Clay science

Salt mechanics

Diagenesis

Enhanced weathering

Critical Zone

Numerical modeling

Lab and in situ testing

Machine learning

3 专刊

3.1 断裂地球系统中的基本耦合过程

断裂地球系统中的基本耦合过程(Fundamental Coupled Processes in Fractured Earth Systems)专题包括：

(a) 地球的液-液、固-液和固-固界面相关的耦合过程，范围从纳米到中尺度；

(b) 地球上从微观到宏观的断裂产生、传播和愈合情况；

(2) 断裂地质介质中的耦合过程: 核废料处理

断裂地质介质中的耦合过程: 核废料处理(Coupled Processes in Fractured Geological Media: Nuclear Waste Disposal) 。本特刊的范围是总结关于断裂地质介质中THMC耦合过程的最新研究进展，特别关注这些过程和核废料地质处置的相关挑战，包括：

(a) 与核废料在各种母岩(如结晶岩、粘土和盐)中的地质处置有关的THMC耦合过程；

(b) 断裂/压裂介质耦合过程的实验室和现场测量，包括地下研究实验室；

(d) 短期效应与长期效应;

(e) 耦合过程、地质环境和非均质性之间的相互作用；

(e) 耦合过程对核废料处理系统性能评估的影响。

(3) 水资源耦合过程

断裂地层的水文、化学和力学耦合过程对水资源的影响(Impacts on Water Resources of Coupled Hydrological, Chemical, and Mechanical Processes in the Fractured Subsurface)。断裂在浅层地下水系统的过程中起着至关重要的作用，它们可以通过对渗透性的控制影响饮用水的质量，而在临界区，它们影响温室气体循环、土壤发育、二氧化碳减排和植物过程。在较深的地下环境中，断裂在封存、储能和地热系统中发挥着作用，这些系统可能通过与较浅的环境相互作用影响水资源。然而，对断裂作用的理解和预测，由于近地表和地下系统的水文、化学和力学--水力-化学(HMC)耦合过程的相互作用而变得复杂。了解断裂中的水文流动对化学和应力反应是至关重要的。然而，这些通常与时间有关的压力使得对断裂中的水文、化学和力学过程的解释具有相当的挑战性。即使近地表系统和地下系统似乎有明显的HMC特征，但这两类系统之间的相似性和相互作用还没有被充分探索。因此，迫切需要报告在断裂的近地表和地下环境中HMC过程的模拟、实验和现场观测的最新进展，因为它们可能对水文和水资源产生关键的控制作用。在这个特刊中，将重点讨论受这些耦合过程影响的断裂中的水文过程，以促进我们对地球浅层地壳所有部分的断裂系统中调节流动耦合过程作用的理解，特别是对那些在关键区和地下贮藏中重要的耦合过程。特别值得关注的是那些对水文、地球化学和力学耦合在决定断裂行为方面的作用有新的认识，对水质和资源、温室气体循环、植物功能和蒸散有影响。鼓励在从分子到储藏的所有尺度上进行实验、特征分析和模拟研究，包括：

(a) 临界区的耦合过程

(b) 断裂的地下系统中CO2的水-化学捕集

(d) 氢气储存

(e) 化学辅助压裂技术

(f) 污染物迁移

(g) 断裂材料的地球化学通量

(h) 孔隙尺度/微尺度的水-力-化学测量和模拟

(i) 机器学习应用于断裂系统中的THMC耦合过程

(4) 数值模拟

断裂地球系统的计算和数值模型(Computational and numerical modeling in Fractured Earth Systems)。本专刊旨在强调和总结断裂地球系统中THMC耦合过程的最新进展，特别是采用计算和数值模拟方法的进展，包括：

(a) 数学、计算和数值模拟，考虑到从微观到全规模的THMC耦合过程；

(b) 岩石和沉积物中的水力压裂技术;