Porous Puff (Spatial Analyst)
Zusammenfassung
Berechnet die zeitabhängige, zweidimensionale Konzentrationsverteilung (als Masse pro Volumen) eines gelösten Stoffes, der unverzögert und an einem spezifischen Punkt in eine vertikal gemischte grundwasserführende Schicht eingebracht wird.
Weitere Informationen zur Funktionsweise des Werkzeugs "Porous Puff"
Verwendung
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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 0,0 und 1,0 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.
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Durch dieses Werkzeug wird kein bestimmtes System von Einheiten angegeben. Es ist wichtig, dass alle Daten konsistent sind und dieselbe Einheit für Zeit (Sekunden, Tage, Jahre), Länge (Fuß, Meter) und Masse (Kilogramm, Slug) verwenden.
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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.
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Der Zerfallskoeffizient λ wird wie folgt mit der Halbwertzeit T1/2 in Bezug gesetzt:
Beispiel: Die Halbwertzeit von Kohlenstoff-14 ist 5.730 Jahre. Da ln(2) = 0,693 beträgt der Zerfallskoeffizient 0,693/5730 = 1,21x10-4 /Jahr. Stabile Bestandteile weisen den Zerfallskoeffizienten 0 auf, was einer unendlichen Halbwertzeit entspricht. Für die Halbwertzeiten von radioaktiven Isotopen gibt es verschiedene Quellen, beispielsweise das CRC Handbook of Chemistry and Physics von CRC Press
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Die angeforderte Zeit darf die letzte in der Pfaddatei aufgezeichnete Zeit nicht überschreiten. Entweder muss eine kürzere Zeit in Porous Puff angefordert werden, oder es muss eine neue Pfaddatei mit einem längeren Zeitraum von Particle Track generiert werden.
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Die angeforderte Zeit sollte nicht vor dem Abschluss des ersten Pfadschritts laut Aufzeichnung in der Protokolldatei erreicht werden. Entweder sollte eine längere Zeit in Porous Puff angefordert werden, oder es sollte eine neue Protokolldatei mit einer kürzeren Schrittlänge von Particle Track generiert werden.
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Der Schwerpunkt der Masse darf nicht zum Rand des Rasters oder darüber hinaus migrieren. In diesem Fall sind keine Daten verfügbar, die als Grundlage für die Dispersion dienen könnten. Daher wird die Ausführung des Werkzeugs abgebrochen. Entweder muss eine kürzere Zeit angefordert werden, oder es muss ein größeres Raster generiert werden, das die Migration aufnehmen kann.
Syntax
| Parameter | Erläuterung | Datentyp |
in_track_file |
Die Eingebepfaddatei für die Partikelspur. Dabei handelt es sich um eine ASCII-Textdatei, die Informationen zu Position, Vektor der lokalen Geschwindigkeit und zur kumulativen Länge und Zeit der Reise entlang des Pfades enthält. Diese Datei wird mit dem Werkzeug Particle Track generiert. | File |
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 |
mass |
Ein Wert für die Masse, die unverzögert an der Quellenposition freigegeben wird, in Masseeinheiten. | Double |
dispersion_time (optional) |
Ein Wert, der den Zeithorizont für die Dispersion des gelösten Stoffes darstellt, in Zeiteinheiten. Die Zeit muss kleiner oder gleich der maximalen Zeit für die Protokolldatei sein. Wenn die angeforderte Zeit die verfügbare Zeit aus der Protokolldatei überschreitet, wird die Ausführung des Werkzeugs abgebrochen. Die Standardzeit ist die aktuellste Zeit (entspricht dem Endpunkt) in der Protokolldatei. | Double |
longitudinal_dispersivity (optional) |
Ein Wert, der die Dispersivität parallel zur Fließrichtung darstellt. Details zur Bestimmung des Standardwertes und seinen Bezug zum Maßstab der Studie finden Sie im Abschnitt Funktionsweise von Porous Puff in der Dokumentation. | Double |
dispersivity_ratio (optional) |
Ein Wert, der das Verhältnis der longitudinalen Dispersivität zur transversalen Dispersivität darstellt. Transversale Dispersivität ist rechtwinklig zur Fließrichtung in derselben horizontalen Ebene. Der Standardwert ist 3. | Double |
retardation_factor (optional) |
Ein dimensionsloser Wert, der die Retardation des gelösten Stoffes in der grundwasserführenden Schicht darstellt. Die Retardation schwankt zwischen 1 und unendlich. Dabei bedeutet 1, dass keine Retardation vorliegt. Der Standardwert ist 1. | Double |
decay_coefficient (optional) |
Zerfallskoeffizient für gelöste Stoffe, die einem exponentiellen Zerfall erster Ordnung unterliegen (z. B. Radionuklide) in Einheiten für inverse Zeit. Die Standardvorgabe ist 0, dies entspricht keinem Zerfall. | Double |
Rückgabewert
| Name | Erläuterung | Datentyp |
| out_raster |
Das Ausgabe-Raster der Konzentrationsverteilung. Jeder Zellenwert stellt die Konzentration an der betreffenden Position dar. | Raster |
Codebeispiel
In diesem Beispiel wird das Werkzeug auf die erforderlichen Eingaben angewendet, und es wird ein Raster der Konzentrationsverteilung ausgegeben.
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")
In diesem Beispiel wird das Werkzeug auf die erforderlichen Eingaben angewendet, und es wird ein Raster der Konzentrationsverteilung ausgegeben.
# 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")