Darcy-Strömung (Spatial Analyst)

Mit der Spatial Analyst-Lizenz verfügbar.

Zusammenfassung

Berechnet den Restwert für den Grundwasservolumenausgleich und andere Ausgabewerte für gleichmäßige Fließgeschwindigkeit in einer grundwasserführenden Schicht.

Weitere Informationen zur Funktionsweise von Darcy-Strömung und Darcy-Geschwindigkeit

Verwendung

• Die Unterschiede zwischen Darcy-Strömung und Darcy-Geschwindigkeit sind:

  • Darcy-Strömung erzeugt ein Ausgabe-Volumen-Raster, Darcy-Geschwindigkeit dagegen nicht.
  • Darcy-Geschwindigkeit gibt lediglich Richtungs- und Magnituden-Raster als erforderliche Ausgabe aus. Darcy-Strömung erzeugt diese Ausgaben optional.

• Alle Eingabe-Raster müssen die gleiche Ausdehnung und Zellengröße haben.

• Alle Eingabe-Raster müssen Gleitkomma-Raster sein.

• Die Richtung des Geschwindigkeitsvektors wird in Kompasskoordinaten (Grad im Uhrzeigersinn von Norden) aufgezeichnet, die Magnitude in Längeneinheiten im Zeitverlauf.

• Dieses Werkzeug legt kein bestimmtes Einheitensystem fest. Die Daten müssen konsistent sein und dieselbe Einheit für Zeit (Sekunden, Tage, Jahre) und Länge (Fuß, Meter) verwenden.

• Das Haupthöhen-Raster kann aus unterschiedlichen Quellen stammen. Es kann mit einem der Werkzeuge für die Oberflächeninterpolation, wie Kriging oder Spline, aus Daten von Beobachtungsbrunnen interpoliert werden. Die Haupthöhenwerte können auch aus den Ergebnissen eines gesonderten Modellierungsprogramms abgerufen werden.

  Unabhängig davon, wie das Haupthöhen-Raster abgerufen wird, muss die Haupthöhe mit dem Transmissivitäts-Raster konsistent sein. Es reicht nicht aus, in dem Feld durch Messungen und Tests gewonnene Werte zu verwenden. Die gerasterten Werte müssen mithilfe eines geeigneten Programms für den Fluss durch poröse Medien auf Konsistenz analysiert werden. Konsistenz impliziert, dass die Haupthöhen tatsächlich durch das modellierte Transmissivitätsfeld erzeugt würden. Da sich die echten und die modellierten Tansmissivitätsfelder in der Praxis häufig unterscheiden, sind auch die echten und die modellierten Haupthöhenfelder nicht gleich. Überprüfen Sie die Haupthöhen auf Konsistenz, indem Sie die von Darcy-Strömung erzeugten Restwert-Raster untersuchen. Der Restwert gibt die Konsistenz des Datasets an. Die Analyse inkonsistenter Datasets mit Darcy-Geschwindigkeit führt zu bedeutungslosen Ergebnissen.

• Das effektive Porositätsfeld, eine physische Eigenschaft der grundwasserführenden Schicht, wird im Allgemeinen aus geologischen Daten geschätzt. Es ist definiert als das Volumen des leeren Raumes, der zum Flüssigkeitsfluss beiträgt, dividiert durch das Gesamtvolumen. Porosität wird als Zahl zwischen 0 und 1 ausgedrückt. Typische Werte liegen bei 0,35 und haben keine Dimension. Ein Wert von 0,35 für die effektive Porosität bedeutet, dass 35 Prozent des Volumens des porösen Mediums zum Flüssigkeitsfluss beitragen. Die restlichen 65 Prozent, die aus fester Matrix und unverbundenen Poren bestehen, tragen nicht zum Flüssigkeitsfluss bei.

• Die in Längeneinheiten gemessene gesättigte Stärke wird aus geologischen Informationen interpretiert. Für eine beschränkte grundwasserführende Schicht ist dieser Messwert die Stärke der Formation zwischen der oberen und unteren Begrenzungsschicht. Für eine nicht beschränkte grundwasserführende Schicht ist die gesättigte Stärke die Entfernung zwischen dem Wasserspiegel und der unteren Begrenzungsschicht.

• Die Ausgabe-Raster sind im Gleitkommaformat.

• Weitere Informationen zu den Geoverarbeitungsumgebungen für dieses Werkzeug finden Sie unter Analyseumgebungen und Spatial Analyst.

Parameter

Dialogfeld

Beschriftung	Erläuterung	Datentyp
Eingabe-Raster der Grundwasserhaupthöhe	Das Eingabe-Raster, in dem jeder Zellenwert die Grundwasserhaupthöhe an der Position darstellt. Die Haupthöhe ist in der Regel eine Höhe oberhalb einer Bezugshöhe wie Normalnull.	Raster Layer
Eingabe-Raster der effektiven Porosität der Formation	Das Eingabe-Raster, in dem jeder Zellenwert die effektive Porosität der Formation an der Position darstellt.	Raster Layer
Eingabe-Raster der gesättigten Stärke	Das Eingabe-Raster, in dem jeder Zellenwert die gesättigte Stärke an der Position darstellt. Der Wert für die Stärke wird anhand von geologischen Eigenschaften des Grundwasserleiters interpretiert.	Raster Layer
Eingabe-Raster der Transmissivität der Formation	Das Eingabe-Raster, in dem jeder Zellenwert die Transmissivität der Formation an der Position darstellt. Die Transmissivität eines Grundwasserleiters ist als hydraulische Leitfähigkeit K multipliziert mit der Stärke des gesättigten Grundwasserleiters b als Längeneinheiten zum Quadrat im Zeitverlauf definiert. Diese Eigenschaft wird im Allgemeinen anhand von experimentellen Felddaten wie Pumpentests geschätzt. Die Tabellen 1 und 2 in Funktionsweise von "Darcy-Strömung" und "Darcy-Geschwindigkeit" listen Bereiche von hydraulischen Leitfähigkeiten für einige generalisierte geologische Materialien auf.	Raster Layer
Ausgabe-Richtungs-Raster (optional)	Das Ausgabe-Raster für die Fließrichtung. Jeder Zellenwert gibt die Richtung des Sickergeschwindigkeitsvektors (durchschnittliche lineare Geschwindigkeit) im Mittelpunkt der Zelle an, der als Durchschnitt der Sickergeschwindigkeit durch die vier Flächen der Zelle berechnet wird. Es wird mit dem Ausgabe-Magnituden-Raster verwendet, um den Flussvektor zur beschreiben.	Raster Dataset
Ausgabe-Magnituden-Raster (optional)	Ein optionales Ausgabe-Raster, in dem jeder Zellenwert die Magnitude des Sickergeschwindigkeitsvektors (durchschnittliche lineare Geschwindigkeit) im Mittelpunkt der Zelle angibt, der als Durchschnitt der Sickergeschwindigkeit durch die vier Flächen der Zelle berechnet wird. Es wird mit dem Ausgabe-Richtungs-Raster verwendet, um den Flussvektor zur beschreiben.	Raster Dataset

Rückgabewert

Beschriftung	Erläuterung	Datentyp
Ausgabe-Raster für Volumenausgleichs-Restwert	Das Ausgabe-Raster für den Volumenausgleich-Restwert. Jeder Zellenwert stellt den Restwert für den Grundwasservolumenausgleich bei gleichmäßiger Fließgeschwindigkeit in einer grundwasserführenden Schicht dar, entsprechend des Darcy-Gesetzes.	Raster

Python

DarcyFlow(in_head_raster, in_porosity_raster, in_thickness_raster, in_transmissivity_raster, {out_direction_raster}, {out_magnitude_raster})

Name	Erläuterung	Datentyp
in_head_raster	Das Eingabe-Raster, in dem jeder Zellenwert die Grundwasserhaupthöhe an der Position darstellt. Die Haupthöhe ist in der Regel eine Höhe oberhalb einer Bezugshöhe wie Normalnull.	Raster Layer
in_porosity_raster	Das Eingabe-Raster, in dem jeder Zellenwert die effektive Porosität der Formation an der Position darstellt.	Raster Layer
in_thickness_raster	Das Eingabe-Raster, in dem jeder Zellenwert die gesättigte Stärke an der Position darstellt. Der Wert für die Stärke wird anhand von geologischen Eigenschaften des Grundwasserleiters interpretiert.	Raster Layer
in_transmissivity_raster	Das Eingabe-Raster, in dem jeder Zellenwert die Transmissivität der Formation an der Position darstellt. Die Transmissivität eines Grundwasserleiters ist als hydraulische Leitfähigkeit K multipliziert mit der Stärke des gesättigten Grundwasserleiters b als Längeneinheiten zum Quadrat im Zeitverlauf definiert. Diese Eigenschaft wird im Allgemeinen anhand von experimentellen Felddaten wie Pumpentests geschätzt. Die Tabellen 1 und 2 in Funktionsweise von "Darcy-Strömung" und "Darcy-Geschwindigkeit" listen Bereiche von hydraulischen Leitfähigkeiten für einige generalisierte geologische Materialien auf.	Raster Layer
out_direction_raster (optional)	Das Ausgabe-Raster für die Fließrichtung. Jeder Zellenwert gibt die Richtung des Sickergeschwindigkeitsvektors (durchschnittliche lineare Geschwindigkeit) im Mittelpunkt der Zelle an, der als Durchschnitt der Sickergeschwindigkeit durch die vier Flächen der Zelle berechnet wird. Es wird mit dem Ausgabe-Magnituden-Raster verwendet, um den Flussvektor zur beschreiben.	Raster Dataset
out_magnitude_raster (optional)	Ein optionales Ausgabe-Raster, in dem jeder Zellenwert die Magnitude des Sickergeschwindigkeitsvektors (durchschnittliche lineare Geschwindigkeit) im Mittelpunkt der Zelle angibt, der als Durchschnitt der Sickergeschwindigkeit durch die vier Flächen der Zelle berechnet wird. Es wird mit dem Ausgabe-Richtungs-Raster verwendet, um den Flussvektor zur beschreiben.	Raster Dataset

Rückgabewert

Name	Erläuterung	Datentyp
out_volume_raster	Das Ausgabe-Raster für den Volumenausgleich-Restwert. Jeder Zellenwert stellt den Restwert für den Grundwasservolumenausgleich bei gleichmäßiger Fließgeschwindigkeit in einer grundwasserführenden Schicht dar, entsprechend des Darcy-Gesetzes.	Raster

Codebeispiel

DarcyFlow: Beispiel 1 (Python-Fenster)

In diesem Beispiel werden das Grundwasservolumenausgleich-Raster sowie die Fließrichtung und die Sickergeschwindigkeit einer grundwasserführenden Schicht berechnet.

import arcpy
from arcpy import env
from arcpy.sa import *
env.workspace = "C:/sapyexamples/data"
outDarcyFlow = DarcyFlow("gwhead", "gwporo", "gwthick","gwtrans", 
                         "C:/sapyexamples/output/outdarcydir",
                         "C:/sapyexamples/output/outdarcymag")
outDarcyFlow.save("C:/sapyexamples/output/outdarcyflo")

DarcyFlow: Beispiel 2 (eigenständiges Skript)

In diesem Beispiel werden das Grundwasservolumenausgleich-Raster sowie die Fließrichtung und die Sickergeschwindigkeit einer grundwasserführenden Schicht berechnet.

# Name: DarcyFlow_Ex_02.py
# Description: Calculates the groundwater volume balance residual and other
#    outputs for steady flow in an aquifer.
# Requirements: Spatial Analyst Extension

# Import system modules
import arcpy
from arcpy import env
from arcpy.sa import *

# Set environment settings
env.workspace = "C:/sapyexamples/data"

# Set local variables
inHeadRaster = "gwhead"
inPorosityRaster = "gwporo"
inThicknessRaster = "gwthick"
inTransmissivityRaster = "gwtrans"
outDirectionRaster = "C:/sapyexamples/output/outdarcydir"
outMagnitudeRaster = "C:/sapyexamples/output/outdarcymag"

# Execute DarcyFlow
outDarcyFlow = DarcyFlow(inHeadRaster, inPorosityRaster, inThicknessRaster,
                         inTransmissivityRaster, outDirectionRaster,
                         outMagnitudeRaster)

# Save the output 
outDarcyFlow.save("C:/sapyexamples/output/outdarcyflow")

Umgebungen

Auto-Commit, Zellengröße, Projektionsmethode für Zellengröße, Aktueller Workspace, Ausdehnung, Geographische Transformationen, Ausgabe-CONFIG-Schlüsselwort, Ausgabe-Koordinatensystem, Scratch-Workspace, Fang-Raster, Kachelgröße