全流程TOUGH系列软件实践技术应用
TOUGH系列软件是由美国劳伦斯伯克利实验室开发的，旨在解决非饱和带中地下水、热运移的通用模拟软件。和传统地下水模拟软件Feflow和Modflow不同，TOUGH系列软件采用模块化设计和有限积分差网格剖分方法，通过配合不同状态方程（EOS模块），软件可以处理各种复杂地质条件下，诸如地热能开发，非饱和带水气运移、油气运移，深部碳存储，天然气水合物开发以及多种环境修复等问题。
目前，TOUGH系列软件已经广泛应用于高校各领域科研工作之中，并不断向生产渗透；随着各项功能不断开发和完善，TOUGH表现出了强大的生命力。通过理论学习和上机实践，基本掌握TOUGH系列软件的程序构成，网格剖分，文件输入输出格式，模型通用设置和前后处理等内容，培养其独立解决各自领域科学问题的能力。特别地，本次培训借鉴了以往培训学员反馈，内容进行了全新模块化整合，对Petrasim进行更加全面系统的介绍与练习；同时增加部分内容，如：TOUGHIO、TOUGH-CSM和EGS模块的支持。
一、入门篇（基础理论篇-形成软件初步认识）
第一部分、多相流流体基本特征及TOUGH系列软件讲解
首先，通过系统介绍多相流流体特征，将学员从从传统包气带或饱水带-这两种“非黑即白”的水文地质划分中解放出来，理解TOUGH所面向的更加复杂且真实的地下流体空间与相关问题。之后，就TOUGH软件开发背景、设计思路与数值模型、发展历史和各模块功能进行详细讲解，使学员对该系列软件形成初步认识，能够按需、准确选择对应模块开展后续模拟。
1.1多相流流体基本特征与解决思路
1.2 TOUGH2系列软件简介
1.3 TOUGH2软件功能模块介绍
1.4 TOUGH2软件设计思路
1.5 TOUGH2软件数学模型与数值方法
二、基础篇（初级实操篇-熟悉建模过程及文本输入输出）
第二部分、TOUGH系列软件建模步骤、文本输入输出与可视化练习
文本输入输出是TOUGH系列软件一大特点，给用户调用软件提供了很大的自由度；同时也导致原版TOUGH软件的学习比较抽象困难。通过本节内容的学习与练习，学员将进一步加深对TOUGH软件的理解，了解建模前资料准备和一般建模过程，重点掌握TOUGH2规则网格剖分，文本输入输出和结果可视化等操作。
2.1建模一般流程
2.2 建模前的资料准备
2.3 TOUGH2简单网格剖分
2.4 TOUGH2文本输入输出练习
2.5 TOUGH2结果可视化 -借助Tecplot绘图
三、进阶篇（高级实操篇-第三方软件使用与建模技巧）
第三部分、TOUGH2第三方软件讲解与练习、功能拓展与高阶应用
如今，市面上存在诸多面向TOUGH开发的、且具有用户界面第三方软件。这些软件的出现为更复杂的TOUGH建模提供了可能与便利。本部分内容选取Petrasim（商业软件）和TOUGHIO（开源软件）两款软件，结合实际案例，就TOUGH建模的第三方软件操作进行详细讲解，为学员们复杂建模的诉求指明了方向。此外，结合笔者多年使用经验，就TOUGH软件的建模技巧进行讨论，方便学员们解决诸如：复杂模型边界条件和初始化问题，复杂随机场的构建问题，复杂网格的可视化问题，多场耦合等问题。通过该部分学习，学员基本可以自行处理部分复杂模型的搭建与求解问题。
3.1 常见TOUGH第三方软件讲解
参考：https://tough.lbl.gov/pre-and-post-processors/
3.2 Petrasim软件
3.3 Petrasim复杂三维网格剖分（考虑断层发育）
3.4 Petrasim案例实操
3.5 TOUGHIO软件
3.6 TOUGHIO案例实操
3.7 TOUGH建模技巧
四、专题篇（应用实操篇-常见模块使用与练习）
第四部分、TOUGH2常用模块讲解与实例应用练习与分析
4.1 介绍地热能开发背景和我国地热能开发现状，以及地热能开发对数值模拟工作的要求；通过实例练习（EOS1模块），使学员掌握TOUGH2在地热模拟中的主要流程、研究重点和基本操作。
系统介绍面向裂隙介质的多重作用介质模型-MINC方法，对比考虑不同裂隙发育条件下对地热开采过程的影响。
4.2 EOS3模块讲解及圆柱体热管模型练习
水气两相流动，考虑温度影响，区分液相水与水蒸气，并追加空气流动，非常适合处理非饱和带各类水文地质问题。
4.3 EOS9模块讲解及离散裂隙模型练习
使用Richard方程，适用于传统土壤水动力学规律研究。
4.4 CO2地质封存（CCS）背景介绍及ECO2N模块说明。
通过挪威Sleipner场地模型，掌握ECO2N模块基本操作过程和模拟结果三维可视化。在原Sleipner水动力模型基础上，添加水文地球化学模块TOUGHREACT，研究CO2注入条件下储、盖层中水岩相互作用及物性参数变化特征；通过和运移模型对比，揭示水化学反应对流体迁移规律的影响。
4.5 TMVOC模块介绍与多尺度模拟练习
4.6水合物开采及Hydrate模块介绍与练习
介绍水合物的基本物理过程与开采逻辑，介绍TOUGH+处理水合物的方法，文本输入关键字介绍，以及如何借助PetraSim实现模型的前处理。
4.7 流固耦合模型及TOUGH-CSM、EGS模块介绍与练习
五、总结篇
第五部分五、建模经验分享与学习交流针对初学者，梳理