The influence of spatial variability on 2D reactive transport simulations

In reactive transport simulations, the effects of the spatial variability of geological media are generally neglected. The impact of this variability is systematically examined here in 2D simulations, with a simple geometry and chemistry with a positive feedback: increase of porosity and of permeability during calcite dissolution. The results highlight the leading role in these conditions of: (i) the correlation length of porosity and of permeability; and (ii) the kinematic dispersivity, whose effects are dominant compared to those of variance and reaction kinetics. The impact of stochastic variability (between several random draws) is also significant, as it is of the same order of magnitude as the impact of the range and dispersivity.

RésuméLa description de la variabilité spatiale des milieux géologiques dans les simulations de transport réactif est généralement négligée. Dans cette étude, nous mettons en évidence l’impact de cette variabilité de manière systématique sur les résultats de simulations 2D, sur une géométrie élémentaire, dans un cas de réaction chimique simple avec rétroaction positive : augmentation de la porosité et donc de la perméabilité lors de la dissolution de la calcite. Les résultats mettent en avant, dans ces conditions, le rôle prépondérant de la portée et de la dispersivité cinématique, suivis par la variance et la cinétique. L’effet de la variabilité stochastique (entre différents tirages aléatoires) n’est pas négligeable non plus, puisqu’il est du même ordre de grandeur que celui de la portée et de la dispersivité.