Prezentacja modelu geologicznego 3D

Transkrypt

1 Energia geotermalna dla transgranicznego rozwoju regionu Nysy. Projekt pilotażowy Seminarium kończące projekt Miejski Dom Kultury, Zgorzelec, ul. Parkowa 1 Prezentacja modelu geologicznego 3D U. Domańska*, dr A. Mydłowski*, dr Małgorzata Ziółkowska-Kozdrój *, Mario Brettschneider**, Silke Reinhardt** *Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy, Oddział Dolnośląski **Sächsisches Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie, Abteilung Geologie, Projektgruppe Geothermie

2 Obszar badań i cel projektu Opracowanie map potencjału geotermicznego. Zwiększenie wykorzystania niskotemperaturowej energii geotermalnej jako odnawialnego źródła energii (tzw. OZE) w ramach działań służących ograniczeniu emisji CO 2 poprzez upowszechnienie znaczenia budowy geologicznej i właściwościach termicznych skał podłoża w projektowaniu niskotemperaturowych instalacji geotermalnych czyli tzw. gruntowych pomp ciepła.

3 Dane źródłowe - mapy 1. Mapa geologiczna Polski w skali 1: , arkusz Jelenia Góra (wersja A mapa utworów powierzchniowych) (wersja B mapa odkryta, bez utworów czwartorzędowych) 2. Szczegółowa mapa geologiczna i hydrogeologiczna Polski w skali 1:50 000: 5 arkuszy 3. Szczegółowa mapa geologiczna Sudetów w skali 1:25 00: 9 arkuszy

4 Miejski Dom Kultury, Zgorzelec, ul. Parkowa Dane źródłowe - mapy Szczegółowa mapa geologiczna i hydrogeologiczna Polski w skali 1: arkusze: 0682 Przewóz 0683 Ruszów 0718 Niesky 0719 Węgliniec 0755 Ręczyn 0756 Zgorzelec Skompilowana i zreinterpretowana Szczegółowa mapa geologiczna i hydrogeologiczna Polski w skali 1: w wersji wektorowej.

5 Dane źródłowe - mapy Geologiczne mapy powierzchniowe obszarów pokrytych osadami lodowcowymi w Saksonii Skala 1: (Geologische Oberflächenkarten der eiszeitlich bedeckten Gebiete von Sachsen Maßstab 1:50 000)

6 Dane źródłowe - mapy 4. Mapa geologiczna Lausitz-Jizera-Karkonosze w skali 1: Zgorzeleckie Góry Łupkowe Łużycki Masyw Granodiorytowy Niecka Północnosudecka Góry Kaczawskie Karkonosze

7 Dane źródłowe-otwory wiertnicze Otwory wiertnicze (Centralna Baza Danych Geologicznych, Regionalna Baza Danych Hydrogeologicznych) a) zbiór nagłówków kart otworu b) zbiór danych litologicznych c) zbiór danych stratygraficznych Razem na obszarze całego projektu: 5146 otworów wiertniczych 5168 otworów wirtualnych warstw litologicznych w otworach

8 Wzorcowy słownik litostratygraficzny (HGE)

9 Kodyfikacja ciał geologiczno-hydrogeologicznych (wydzieleń litostratygraficznych (HGE) Zakodowanie informacji otworowej wg pojęć słownikowych. Wielostanowiskowe kodowanie: kilku ekspertów może jednocześnie pracować na wspólnym zbiorze (blokowanie na poziomie rekordu). Razem zakodowano: warstw w 75 wydzieleniach litostratygraficznych

10 Przetwarzanie danych, eksport do GOCAD Schemat przepływu i przetwarzania danych otworowych. xls, shp > (mdb <-> shp) > txt > py > vs (gprj)

11 Przetwarzanie danych, eksport do GOCAD Państwowy Instytut Geologiczny Państwowy Instytut Badawczy jako lider projektu Transgeotherm uprzejmie dziękuje firmie Paradigm za nieodpłatne udostępnienie licencji oprogramowania GOCAD celem wykonania modelu 3D na potrzeby projektu.

12 Podział pracy pomiędzy partnerami projektu W pierwszym etapie pracy, został wykonany model dla wspólnego obszaru przygranicznego - bufor na granicy polsko-niemieckiej o szerokości 2 km. Podział pomiędzy partnerów na część północną oraz południową. Po wykonaniu modelu dla obszaru przygranicznego wykonanie modelu dla części niemieckiej oraz polskiej. Ostatni etap to złączenie wszystkich części.

13 Miejski Dom Kultury, Zgorzelec, ul. Parkowa Przekroje geologiczne Przekroje stanowią materiał pomocniczy do budowy modelu 3D. Do budowy modelu 3D wykorzystano 7 przekrojów poprzecznych W-E, w tym 6 przechodzących przez cały obszar projektu oraz jeden przekrój podłużny o przebiegu N-S Spągi warstw zostały zwektoryzowane.

14 Informacje z otworów wiertniczych w 3D Zakodowane według wydzieleń HGE otwory wiertnicze zostały przedstawione jako zestaw punktów w przestrzeni pod powierzchnią terenu. Każdy punkt symbolizuje spąg określonego wydzielenia litostratygraficznego (HGE,x,y,z).

15 Integracja modelu z dwoma specjalnymi obszarami Berzdorf i Radomierzyce Obszar specjalny Berzdorf i Radomierzyce rejon występowania dużych pokładów węgla brunatnego Złoże Radomierzyce złoże udokumentowane (ok. 100 otworów wiertniczych), nie eksploatowane Złoże Berzdorf złoże wyeksploatowane, zrekultywowane obecnie zbiornik wodny Model stworzony przez firmę G.E.O.S Model stworzony przez Instytut Górnictwa Odkrywkowego Poltegor

16 Zasięg występowania wydzielenia litostratygraficznego (HGE) Zasięg wydzieleń określono na podstawie map geologicznych przekrojów geologicznych map dokumentacyjnych kart otworów wiertniczych wiedzy eksperckiej Przykład: HGE Punkty są rzędnymi spągu wydzielenia HGK 95028: piaskowce formacji Czernej i formacji Węglińca; wiek geologiczny: santon.

17 Powierzchnia spągu Północno wschodnia część obszaru badań, HGE 95028: piaskowce formacji Czernej i formacji Węglińca, wiek: santon. Na podstawie danych otworowych oraz zasięgów wydzieleń litostratygraficznych wyznaczono spągi ciał geologicznych. Granice warstw mają charakter uskokowy lub soczewkowy (wyklinowująca się warstwa). Ciało geologiczne, które zapada głębiej niż zaplanowany model trójwymiarowy (poniżej 200 m p.p.t), zostało zakończone na dnie modelu sztuczny spąg. Sztuczny spąg warstwy będący jednocześnie dnem modelu

18 Granice uskokowe Północno wschodnia część obszaru badań, HGE 95028: piaskowce formacji Czernej i formacji Węglińca, wiek: santon. Na obszarze badań w osadach starszych od trzeciorzędu dominują uskoki o pionowe oraz stromym upadzie.

19 Odwzorowanie w klastrach 25 x 25 m Gotowe wydzielenie litostratygraficzne (HGE) jako bryła ograniczone stropem, spągiem oraz uskokami. Każda wydzielenie przedstawione jest w siatce kwadratów o rozmiarach 25 na 25 m. Miąższość, parametry skał oraz stopień zawodnienia w komórkach bazowych siatki są podstawą do obliczeń współczynnika geotermicznego mocy cieplnej.

20 Odwzorowanie w klastrach 25 x 25 m Gotowe wydzielenie litostratygraficzne jako zestaw punktów (spąg + strop). Każde wydzielenie można przedstawić jako zbiór punktów w siatce 25 na 25 m. W punktach przechowywane są informacje o istotnych własnościach ośrodka skalnego które pochodzą z interpolacji danych otworowych w obrębie wydzielenia litostratygraficznego.

21 Wybrane fragmenty modelu 3D Wybrane rejony obszaru badań, w zestawieniu z wszystkimi warstwami geologicznymi w formie zbioru uporządkowanych punktów. Dla wybranych wydzieleń litostratygraficznych granicą jednostki są uskoki pochyłe z upadem 70 lub 90 Uskoki pionowe (90 st.) Dla całego obszaru wymodelowano 75 jednostek HGE

22 Z Gocad a do ArcGIS a oraz platformy GST Zestaw warstw fragment modelu Zestaw wszystkich wydzieleń litostratygraficznych HGE zapisano w postaci rastrowej, aby można było go poddać dalszej obróbce w środowisku GIS. Za pomocą specjalistycznego oprogramowania można wyliczyć przewodność cieplną (w W/m*K) dla zadanych głębokości. Dzięki tej procedurze powstaną mapy przewodności cieplnej wyznaczonej dla głębokości 40, 70, 100 i 130 m p.p.t. Wydzielenia litostratygraficzne HGE zostały zapisane także w programie GOCAD jako obiekty posiadające strop, spąg oraz granice boczne oraz zaimportowane do bazy danych obsługiwanej przez platformę GST oraz zaprezentowane na stronie internetowej.

23 Dane z modelu jak dane wejściowe do obliczeń map geotermalnych Zapisane w postaci rastrowej wydzielenia litostratygraficzne (HGE) stanowią dane wejściowe do obliczeń mapy geotermalnej. Dla każdego wydzielenia litostratygaficznego należy wyliczyć na podstawie danych otworowych wartość współczynnika przewodności cieplnej (lambda) i zinterpolować ją w obrębie wydzielenia. Do obliczeń wymagana jest także głębokość zwierciadła wody podziemnej. Wykonanie obliczeń wartości wskaźnika mocy cieplnej dla wydzieleń litostratygraficznych i opracowanie map potencjału geotermicznego dla poziomów: 40 m, 70 m, 100 m i 130 m poniżej poziomu terenu.

24 Prezentacja modelu 3D na stronie internetowej Do celów prezentacji modelu na stronie internetowej uproszczono jednostki litostratygraficzne, łącząc niektóre wydzielenia. 30 jednostek HGE na stronie internetowej

25 Podsumowanie 1. Model 3D został stworzony w oprogramowaniu GOCAD 2. Każde wydzielenie HGE z modelu 3D zostało przekształcone na formę rastrową umożliwiającą prace w programie do obliczeń geotermalnych 3. Obiekty z modelu zostały zaimportowane do bazy danych umożliwiającej przeglądanie modelu przez stronę internetową 4. Powstały model 3D jest dostępny na stronie projektu w zakładce Model 3D 5. Obliczone mapy geotermalne można przeglądać na stronie projektu w zakładce Mapy geotermalne 6. Procedura wykonania modelu została opisana w podręczniku

26 Dziękuję za uwagę Jakieś pytania? Zapraszam do dyskusji.