ArcMap

Darcy-Geschwindigkeit

Mit der Spatial Analyst-Lizenz verfügbar.

Zusammenfassung

Berechnet den Grundwassersickergeschwindigkeitsvektor (Richtung und Magnitude) für gleichmäßige Fließgeschwindigkeit in einer grundwasserführenden Schicht.

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

Verwendung

  • Darcy-Strömung und Darcy-Geschwindigkeit unterscheiden sich wie folgt:

    • Darcy-Strömung erzeugt im Gegensatz zu Darcy-Geschwindigkeit ein Ausgabe-Raster für das Volumen.
    • Darcy-Geschwindigkeit erzeugt Richtungs- und Magnituden-Raster als erforderliche Ausgabe, während Darcy-Strömung diese Ausgaben optional erzeugt.

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

  • Alle Eingabe-Raster müssen Gleitkomma-Raster sein.

  • Die Richtung des Geschwindigkeitsvektors wird in Kompasskoordinaten aufgezeichnet (Gradzahl im Uhrzeigersinn von Norden aus) und die Magnitude wird in Längeneinheiten über die Zeit angegeben.

  • Dieses Werkzeug legt kein bestimmtes System von Einheiten 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 mithilfe der Werkzeuge für die Oberflächeninterpolation, z. B. Kriging oder Spline, aus Beobachtungsbrunnendaten interpoliert werden. Die Haupthöhenwerte können aber auch anhand der Ergebnisse eines separaten Modellierungsprogramms ermittelt werden.

    Egal, wie das Haupthöhen-Raster erzeugt wird, die Haupthöhe muss dem Transmissivitäts-Raster entsprechen, d. h. sie muss den Fluss durch das Transmissivitätsfeld widerspiegeln. Es reicht nicht aus, durch Messungen und Feldversuche ermittelte Werte zu verwenden. Die gerasterten Werte müssen mithilfe eines geeigneten Programms für den Fluss poröser Medien analysiert und auf Konsistenz überprüft werden. Konsistenz bedeutet, dass die Haupthöhen durch das modellierte Transmissivitätsfeld erzeugt werden. Da das tatsächliche und das modellierte Transmissivitätsfeld in der Praxis häufig nicht identisch sind, unterscheiden sich auch das tatsächliche und das modellierte Haupthöhenfeld. Überprüfen Sie die Haupthöhen auf Konsistenz, indem Sie das von Darcy-Strömung erzeugte Fehler-Raster untersuchen. Der Fehler spiegelt die Konsistenz des Datasets wider. Jede Analyse inkonsistenter Daten mit Darcy-Geschwindigkeit führt zu irrelevanten 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. Die Porosität wird als Zahl zwischen 0 und 1 ausgedrückt, mit typischen Werten um 0,35, und sie ist dimensionslos. 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 zur Geoverarbeitung von Umgebungen mit diesem Werkzeug finden Sie unter Analyseumgebungen und Spatial Analyst.

Syntax

DarcyVelocity (in_head_raster, in_porosity_raster, in_thickness_raster, in_transmissivity_raster, out_magnitude_raster)
ParameterErläuterungDatentyp
in_head_raster

Das Eingabe-Raster, in dem jeder Zellenwert die Grundwasserhaupthöhe an dieser Position darstellt.

Die Haupthöhe ist in der Regel eine Erhebung über einem bestimmten Datum, z. B. dem mittleren Meeresspiegel.

Raster Layer
in_porosity_raster

Das Eingabe-Raster, in dem jeder Zellenwert die effektive Porosität der Formation an dieser Position darstellt.

Raster Layer
in_thickness_raster

Das Eingabe-Raster, in dem jeder Zellenwert die gesättigte Stärke an dieser Position darstellt.

Der Wert für die Stärke wird anhand geologischer Eigenschaften der grundwasserführenden Schicht interpretiert.

Raster Layer
in_transmissivity_raster

Das Eingabe-Raster, in dem jeder Zellenwert die Transmissivität der Formation an dieser Position darstellt.

Die Transmissivität einer grundwasserführenden Schicht ist als die hydraulische Leitfähigkeit K multipliziert mit der Stärke der gesättigten wasserführenden Schicht definiert. Die Einheit ist eine Längeneinheit zum Quadrat über die Zeit. Diese Eigenschaft wird im Allgemeinen anhand experimenteller Felddaten geschätzt, z. B. aus Pumpentests. Die Tabellen 1 und 2 in Funktionsweise von "Darcy-Strömung" und "Darcy-Geschwindigkeit" führen Bereiche hydraulischer Leitfähigkeit für einige generalisierte geologische Materialien auf.

Raster Layer
out_magnitude_raster

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.

Er wird zusammen mit dem Ausgabe-Raster für die Magnitude verwendet, um den Flussvektor zu beschreiben.

Raster Dataset

Rückgabewert

NameErläuterungDatentyp
out_direction_raster

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.

Er wird zusammen mit dem Ausgabe-Raster für die Magnitude verwendet, um den Flussvektor zu beschreiben.

Raster

Codebeispiel

DarcyVelocity – Beispiel 1 (Python-Fenster)

Berechnet die Grundwassersickergeschwindigkeit (Richtung und Magnitude) für die gleichmäßige Fließgeschwindigkeit in einer grundwasserführenden Schicht.

import arcpy
from arcpy import env
from arcpy.sa import *
env.workspace = "C:/sapyexamples/data"
outDarcyVelocity = DarcyVelocity("gwhead", "gwporo", "gwthick", "gwtrans", 
                            "C:/sapyexamples/output/outdarcymag")
outDarcyVelocity.save("c:/sapyexamples/output/outdarcyvel")
DarcyVelocity – Beispiel 2 (eigenständiges Skript)

Berechnet die Grundwassersickergeschwindigkeit (Richtung und Magnitude) für die gleichmäßige Fließgeschwindigkeit in einer grundwasserführenden Schicht.

# Name: DarcyVelocity_Ex_02.py
# Description: Calculates the groundwater seepage velocity 
#              vector (direction and magnitude) 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"
outMagnitudeRaster = "C:/sapyexamples/output/outdarcymag"

# Check out the ArcGIS Spatial Analyst extension license
arcpy.CheckOutExtension("Spatial")

# Execute DarcyVelocity
outDarcyVelocity = DarcyVelocity(inHeadRaster, inPorosityRaster, inThicknessRaster,
                            inTransmissivityRaster, outMagnitudeRaster)

# Save the output 
outDarcyVelocity.save("C:/sapyexamples/output/outdarcyvel")

Umgebungen

Lizenzinformationen

  • ArcGIS Desktop Basic: Erfordert Spatial Analyst
  • ArcGIS Desktop Standard: Erfordert Spatial Analyst
  • ArcGIS Desktop Advanced: Erfordert Spatial Analyst

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