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孔隙扩散

需要 Spatial Analyst 许可。

描述

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

使用方法

  • 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 T1/2 的关系如下式所示：

    衰变系数

    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 外部链接 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。

语法

PorousPuff(in_track_file, in_porosity_raster, in_thickness_raster, mass, {dispersion_time}, {longitudinal_dispersivity}, {dispersivity_ratio}, {retardation_factor}, {decay_coefficient})
参数说明数据类型
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

所包含的每一单元值都代表该处有效地层孔隙度的输入栅格。

Raster Layer
in_thickness_raster

所包含的每一单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


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

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

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

环境

许可信息

  • Basic: 需要 Spatial Analyst
  • Standard: 需要 Spatial Analyst
  • Advanced: 需要 Spatial Analyst

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