孔隙扩散 (Spatial Analyst)

需要 Spatial Analyst 许可。

摘要

计算与时间相关的二维浓度分布，形式为在某一离散点瞬时注入垂直混合蓄水层的单位体积溶质质量。

了解有关孔隙扩散工作原理的详细信息

使用情况

• 有效孔隙度场（蓄水层的一种物理属性）通常根据地质数据进行估计。 它被定义为构成液体流的空空间的体积除以全部体积。 孔隙度以 0.0 到 1.0 之间的一个数字表示，典型值约为 0.35 且无维度。 有效孔隙度的值为 0.35 表示孔隙介质体积中有 35% 构成液体流。 其余 65%（由固体基质和不相连的孔隙组成）不构成液体流。

• 此工具不指定任何特定的单位系统。 所有数据都必须一致，即对时间（秒、天、年）、长度（英尺、米）和质量（千克、斯勒格）分别使用相同的单位。

• 以长度单位为单位测得的饱和厚度将根据地质信息进行解释。 对于承压蓄水层，该度量指上下不透水层之间的形成物厚度。 对于非承压蓄水层，饱和厚度指地下水位与下不透水层之间的距离。

• 衰变系数 λ 与半衰期 T_1/2 的关系如下式所示：

  

  例如，碳 14 的半衰期为 5,730 年。 由于 ln(2) = 0.693，因此衰变系数为 0.693/5730 = 1.21x10^-4 /年。 稳定成分的衰减系数为零，与无穷大的半衰期相对应。 从多种源中均可找到放射性同位素的半衰期，包括由 CRC 出版社出版的《CRC 化学与物理手册》。

• 请求的时间不得超过路径文件中记录的最晚时间。 或者必须在孔隙扩散中请求更少的时间，或者需要由粒子追踪生成具有更长时间的新路径文件。

• 在完成第一个路径步骤（记录于追踪文件之中）之前不应达到请求的时间。 应在孔隙扩散中请求更长的时间，或者应由粒子追踪使用更短的步长生成新的追踪文件。

• 质心不得移至栅格的边上，也不能移出栅格。 这种情况下，无法为扩散提供基础数据，所以会导致工具中止。 或者必须请求更短的时间，或者必须生成更大的栅格以容纳质心的迁移。

• 输出栅格为浮点型。

• 有关适用于此工具的地理处理环境的详细信息，请参阅分析环境和 Spatial Analyst。

参数

对话框

标注	说明	数据类型
输入粒子追踪文件	输入粒子追踪路径文件。 这是一个 ASCII 文本文件，其中包含沿路径移动的位置、局部速度矢量以及累积长度和时间的信息。 此文件将使用粒子追踪工具进行生成。	File
输入有效地层孔隙度栅格数据	所包含的每一像元值都代表该处有效地层孔隙度的输入栅格。	Raster Layer
输入饱和浓度栅格数据	所包含的每一像元值都代表该处饱和厚度的输入栅格。 厚度值根据蓄水层的地质属性进行解释。	Raster Layer
体量	源点处瞬间释放的质量数量值（以质量单位为单位）。	Double
扩散时间 (可选)	表示溶质扩散的时间范围的值（以时间单位为单位）。 该时间必须小于或等于追踪文件中的最大时间。 如果请求的时间超过追踪文件中的可用时间，该工具将中止。 默认时间为追踪文件中的最晚时间（对应于终点）。	Double
纵向弥散性 (可选)	表示与流向平行的扩散性的值。 有关默认值的确定方法及其与研究范围的关系的详细信息，请参阅本文档的孔隙扩散的工作原理部分。	Double
弥散比 (可选)	表示纵横扩散性比的值。 横向扩散性在同一水平面中垂直于流向。 默认值为三。	Double
延迟因子 (可选)	表示蓄水层中溶质延迟的无维度值。 延迟可以是一至无穷大之间的任意值，一对应于无延迟。 默认值为一。	Double
衰变系数 (可选)	经历一阶指数衰减的溶质（如放射性核素）的衰减系数，以反时间单位为单位。 默认值为零，对应于无衰减。	Double

返回值

标注	说明	数据类型
输出栅格	浓度分布的输出栅格。 每个像元值都表示该位置的浓度。	Raster

Python

PorousPuff(in_track_file, in_porosity_raster, in_thickness_raster, mass, {dispersion_time}, {longitudinal_dispersivity}, {dispersivity_ratio}, {retardation_factor}, {decay_coefficient})

名称	说明	数据类型
in_track_file	输入粒子追踪路径文件。 这是一个 ASCII 文本文件，其中包含沿路径移动的位置、局部速度矢量以及累积长度和时间的信息。 此文件将使用粒子追踪工具进行生成。	File
in_porosity_raster	所包含的每一像元值都代表该处有效地层孔隙度的输入栅格。	Raster Layer
in_thickness_raster	所包含的每一像元值都代表该处饱和厚度的输入栅格。 厚度值根据蓄水层的地质属性进行解释。	Raster Layer
mass	源点处瞬间释放的质量数量值（以质量单位为单位）。	Double
dispersion_time (可选)	表示溶质扩散的时间范围的值（以时间单位为单位）。 该时间必须小于或等于追踪文件中的最大时间。 如果请求的时间超过追踪文件中的可用时间，该工具将中止。 默认时间为追踪文件中的最晚时间（对应于终点）。	Double
longitudinal_dispersivity (可选)	表示与流向平行的扩散性的值。 有关默认值的确定方法及其与研究范围的关系的详细信息，请参阅本文档的孔隙扩散的工作原理部分。	Double
dispersivity_ratio (可选)	表示纵横扩散性比的值。 横向扩散性在同一水平面中垂直于流向。 默认值为三。	Double
retardation_factor (可选)	表示蓄水层中溶质延迟的无维度值。 延迟可以是一至无穷大之间的任意值，一对应于无延迟。 默认值为一。	Double
decay_coefficient (可选)	经历一阶指数衰减的溶质（如放射性核素）的衰减系数，以反时间单位为单位。 默认值为零，对应于无衰减。	Double

返回值

名称	说明	数据类型
out_raster	浓度分布的输出栅格。 每个像元值都表示该位置的浓度。	Raster

代码示例

PorousPuff 示例 1（Python 窗口）

此例对所需输入执行该工具，然后输出浓度分布栅格。

import arcpy
from arcpy import env
from arcpy.sa import *
env.workspace = "C:/sapyexamples/data"
outPorousPuff = PorousPuff("trackfile.txt", "gwporo", "gwthick", 50, 10000, "", 3,
                         "", "")
outPorousPuff.save("c:/sapyexamples/output/outporpuff")

PorousPuff 示例 2（独立脚本）

此例对所需输入执行该工具，然后输出浓度分布栅格。

# Name: PorousPuff_Ex_02.py
# Description: Calculates the time-dependent, two-dimensional 
#              concentration distribution in mass per volume of a 
#              solute introduced instantaneously and at a discrete 
#              point into a vertically mixed 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
inTrackFile = "trackfile.txt"
inPorosityRaster = "gwporo"
inThicknessRaster = "gwthick"
mass = 50
dispersionTime = 10000
longitudinalDispersivity = ""
dispersivityRatio = 3 
retardationFactor = "" 
decayCoefficient = 0


# Execute PorousPuff
outPorousPuff = PorousPuff(inTrackFile, inPorosityRaster, inThicknessRaster, 
                        mass, dispersionTime, longitudinalDispersivity,
                        dispersivityRatio, retardationFactor, 
                        decayCoefficient)

# Save the output 
outPorousPuff.save("c:/sapyexamples/output/outporpuff")

环境

自动提交, 像元大小, 像元大小投影方法, 当前工作空间, 范围, 地理变换, 输出配置关键字, 输出坐标系, 临时工作空间, 捕捉栅格, 切片大小