Что такое анализ стока по Дарси?

Инструменты группы Грунтовые воды могут быть использованы для выполнения элементарного адвективно-дисперсионного моделирования движения воды и растворенных веществ в грунтовых водах. Анализ стока по Дарси моделирует двухмерный, вертикально перемешанный и устойчивый сток, при котором глубина залегания верхней границы пласта не зависит от его глубины.

Анализ стока по Дарси

Цель анализа стока по Дарси - двойная. Во-первых, он используется для проверки взаимосогласованности наборов данных по подземному стоку; она создает растры векторов стока грунтовых вод. Стандартный выходной растр этой функции - это растр остаточного баланса объема грунтовых вод, который измеряет разницу между потоком воды в каждую ячейку и из каждой ячейки.

Поскольку вычисления стока выполняются для каждой из четырех сторон ячейки независимо друг от друга (сток обусловлен различиями между соседними ячейками), существует возможность, что большее (или меньшее) количество воды может стекать в ячейку, чем вытекать из нее, что может привести к положительному (или отрицательному) остаточному балансу объема.

Сглаженные, согласованные входные растры без источников или приемников, таких как скважины, просачивание или утечки, должны приводить к небольшим остаткам, близким к нулю. Большие значения остаточного баланса объема грунтовых вод указывают на то, что растр глубины залегания верхней границы пласта неприемлем с точки зрения существующих растров проницаемости, пористости и толщины водоносного пласта. Заголовочный растр содержит значения глубины залегания верхней границы подземных (грунтовых) вод для каждой ячейки растра. Глубина залегания - это, как правило, высота, указанная относительно какого-либо датума, например, среднего уровня моря. Когда выдаются большие остатки, входные данные будут несостоятельными, дающими незначащие результаты.

Вторая цель анализа стока по Дарси - вычисление поля стока на основании закона Дарси, применение которого будет пояснено ниже. Поле стока - это векторное поле скоростей просачивания грунтовых вод, которое может быть представлено с использованием двух растров - одного для величины стока и другого для направления стока.

Первый шаг в моделировании потока грунтовых вод - определение скорости и направления потока в каждой точке поля потока. Инструмент Сток по Дарси (Darcy Flow) делает это и вычисляет баланс объема в каждой ячейке, которые должны быть малы в отсутствие источников или стоков, например, колодцев, инфильтрации или утечки. Нулевой остаточный баланс объема указывает на баланс воды, стекающей в ячейку и вытекающей из нее. Поле стока считается стабильным (постоянным во времени). Всестороннее рассмотрение гидравлики подземного стока можно найти в различных литературных источниках, включая работы Bear (1979), Freeze and Cherry (1979), и Marsily (1986).

Сток по Дарси

Стандартные выходные данные инструмента Сток по Дарси (Darcy Flow) ― это растр остаточного баланса объема грунтовых вод, который измеряет разницу между потоком воды в каждую ячейку и из каждой ячейки. Остаточный баланс объема грунтовых вод используется для проверки взаимосогласованности наборов данных по подземному стоку.

Поскольку вычисления стока выполняются для каждой из четырех сторон ячейки независимо друг от друга (сток обусловлен различиями между соседними ячейками), существует возможность, что большее (или меньшее) количество воды может стекать в ячейку, чем вытекать из нее, что может привести к положительному (или отрицательному) остаточному балансу объема.

Сглаженные, согласованные входные растры без источников или приемников, таких как скважины, просачивание или утечки, должны приводить к небольшим остаткам, близким к нулю. Большие значения остаточного баланса объема грунтовых вод указывают на то, что растр глубины залегания верхней границы пласта неприемлем с точки зрения существующих растров проницаемости, пористости и толщины водоносного пласта. В таком случае, входные данные должны быть охарактеризованы как несостоятельные, дающие незначащие результаты.

Дополнительно инструмент Сток по Дарси (Darcy Flow) может создавать выходные данные, аналогичные создаваемым инструментом Скорость по Дарси (Darcy Velocity), которые описаны в следующем разделе.

Скорость по Дарси (Darcy Velocity)

Скорость по Дарси (Darcy Velocity) использует правило Дарси для вычисления поля потока. Поле потока - это векторное поле скоростей потока фильтрации грунтовых вод.

Скорости стока выражаются в виде двух растров, один из которых - растр величины, а другой - растр направления.

Скорость по Дарси (Darcy Velocity) полезна в тех случаях, когда вам не нужно вычислять остаточный баланс объема грунтовых вод с помощью инструмента Сток по Дарси (Darcy Flow).

Ссылки

Bear, J. Hydraulics of Groundwater. McGraw-Hill. 1979.

Freeze, R. A., and J. A. Cherry. Грунтовые воды. Prentice-Hall. 1979.

Marsily, G. de. Quantitative Hydrogeology. Academic Press. 1986.