Hydraulischer Gradient
Standrohrspiegelhöhen von 20 m und 16 m an zwei Brunnen im Abstand von 100 m ergeben ein hydraulisches Gefälle von 0,04, das Grundwasser fließt vom ersten zum zweiten Brunnen. Geben Sie beide Höhen und den Abstand in derselben Längeneinheit ein. Kostenlos in Ihrem Browser.
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Rechenbeispiel
- Druckhöhe 1
- 20
- Druckhöhe 2
- 16
- Entfernung
- 100
- Druckhöhendifferenz
- 4
- Hydraulisches Gefälle
- 0,04
- Stromstärke (A)
- 0,04
- Betrag des Gradienten
- 0,04
Der hydraulische Gradient ist die Neigung des Grundwasserspiegels oder der Potenzialfläche: die Änderung der Standrohrspiegelhöhe zwischen zwei Beobachtungspunkten geteilt durch den Abstand, der sie trennt. Grundwasserlehrbücher schreiben ihn als i gleich (h1 minus h2) über L, ein dimensionsloses Verhältnis, wenn Höhe und Abstand dieselbe Längeneinheit teilen. Studierende, die Darcy-Strömungsaufgaben prüfen, Hydrogeologinnen, die Piezometerpaare reduzieren, und Entwässerungsplanerinnen, die Sickerstränge bemessen, brauchen denselben Dreizahlenvertrag und ein reproduzierbares Ergebnis. Dieser Rechner nimmt die Standrohrspiegelhöhe an zwei Punkten und die Weglänge dazwischen entgegen, teilt die Höhendifferenz durch diesen Abstand und liefert den vorzeichenbehafteten dimensionslosen Gradienten samt Betrag, zurückgegebenen Eingaben und Lehrbuchformel.
Was i = (h1 − h2) / L bedeutet und welche Größen Sie senden müssen
In der Grundwasserhydrologie und der Sickerungsanalyse ist der hydraulische Gradient die Neigung der Standrohrspiegelhöhe entlang eines Fließwegs: die Höhendifferenz zwischen zwei Beobachtungspunkten geteilt durch den Abstand, der sie trennt. Die Standrohrspiegelhöhe selbst ist die Energie je Gewichtseinheit Wasser, üblicherweise eine geodätische Höhe plus Druckhöhe, sodass zwei Piezometerablesungen bereits in Längeneinheiten vorliegen. Teilen jene Höhen und der verbindende Abstand dieselbe Einheit—Meter mit Metern, Fuß mit Fuß—ist das Verhältnis i gleich (h1 minus h2) über L dimensionslos; deshalb nennen Lehrbücher es einen Gradienten statt einer als Meter je Meter ausgeschriebenen Neigung.
Die Suchabsicht bündelt sich um Phrasen wie Rechner zum hydraulischen Gradienten, Grundwasser-Höhenslope, Darcy-i aus zwei Piezometern, dimensionsloser hydraulischer Gradient und Höhenänderung über Abstand. Wer ein Strömungsnetz prüft, ein Monitoringbrunnenpaar reduziert oder einen Kiesdrain bemisst, will ein numerisches i zum Anheften an ein Arbeitsblatt oder zum Einspeisen ins Darcy-Gesetz als Antriebterm q gleich minus K mal i. Halten Sie die Längenbasis ehrlich: eine Höhe in Metern mit einem Brunnenabstand in Kilometern zu mischen, ohne zuvor umzurechnen, skaliert i still um tausend und ist kein Einheitenumrechnungsdienst, den dieser Endpunkt anbietet.
Praktischer Einsatz, Grenzen, Preis und Lieferkanäle
Verwenden Sie das Browser-Werkzeug, wenn Sie eine sofortige Prüfung von i gleich (h1 minus h2) über L wollen, während Sie eine hydrogeologische Hausaufgabe bewerten, ein Vor-Ort-Piezometerpaar reduzieren, skizzieren, ob die Sickerung unter einer Spundwand steil genug ist, um Suffosion zu fürchten, oder den Antriebterm auf Plausibilität prüfen, den Sie gleich mit der hydraulischen Leitfähigkeit im Darcy-Gesetz multiplizieren. Wählen Sie Einheiten konsistent: stehen beide Höhen und der Abstand in Metern, ist i dimensionslos und bereit zum Lehrbuchvergleich; dasselbe gilt für Fuß mit Fuß.
Es gibt kein Sprachmodell, keinen externen Bohrlochmessdienst und keine Zufälligkeit, sodass die Fähigkeit sicher in fortlaufende Integrationsprüfungen und reproduzierbare Unterrichtsmaterialien einzubetten ist. Verdrahten Sie den Endpunkt in Darcy-Übungen, Wettbewerbs-Antwortprüfer, Sickerungsskizzen oder Vorverarbeitungsschritte, in denen Sie bereits explizite Domänenfehler bevorzugen—etwa die Ablehnung eines Nullabstands—statt undurchsichtiger Black-Box-Widgets, die nicht erklären, warum eine schlechte Eingabe abgelehnt wurde. Er rechnet gemischte Einheitensysteme nicht um, invertiert keine unbekannte Höhe bei gegebenem i und schätzt K nicht aus einem Pumpversuch; das sind Nachbarprobleme mit anderer Suchabsicht.
Anwendungsfälle
Hausaufgaben- und Piezometerpaar-Prüfungen
Studierende und Bewertende bestätigen dimensionsloses i aus zwei Standrohrspiegelhöhen und dem Brunnenabstand, mit klarer Ablehnung, wenn der Abstand null, negativ oder ein Feld fehlt.
Häufige Fragen
Warum ist der hydraulische Gradient dimensionslos?
Standrohrspiegelhöhe und verbindender Abstand sind beide Längen. Teilen sie dieselbe Einheit, ist (h1-h2)/L eine reine Zahl—die Neigung der Potenzialfläche—bereit zur Multiplikation mit der hydraulischen Leitfähigkeit im Darcy-Gesetz.
Was bedeutet ein negatives hydraulisches Gefälle?
Dass die Höhe von Punkt 1 zu Punkt 2 ansteigt, das Grundwasser in einem gleichförmigen Leiter also von Punkt 2 zu Punkt 1 fließen würde. Ein Gefälle von null bedeutet einen ebenen Wasserspiegel zwischen beiden Punkten.
Darf eine Standrohrspiegelhöhe negativ sein?
Ja. Eine Höhe unter dem gewählten Bezugsniveau kommt oft vor, etwa in einem gespannten Grundwasserleiter, der ab Geländeoberkante gemessen wird, und wird akzeptiert. Nur der Abstand muss positiv sein.
Wie verwende ich das Gefälle im Gesetz von Darcy?
Multiplizieren Sie es mit der Durchlässigkeit des Bodens oder Gesteins und einem Minuszeichen, dann erhalten Sie die Darcy-Geschwindigkeit. Die Durchlässigkeit geben Sie selbst vor, der Rechner schlägt sie nicht nach.
Was passiert, wenn der Abstand null ist?
Dann wird die Rechnung abgelehnt, weil durch den Abstand geteilt wird und null kein echter Fließweg ist. Auch ein negativer Abstand wird abgelehnt, denn gemeint ist eine Weglänge und keine Koordinate.
Verwandte Tools
Für Entwickler — API-Zugang
Alles auf dieser Seite ist auch per API verfügbar. Dieser Abschnitt richtet sich an Teams, die es in ihre eigenen Systeme einbinden möchten; alle anderen nutzen einfach das Tool oben.
Endpunkt
Authentifizierung per Bearer-Token. Ein einziger POST stellt die Aufgabe in die Warteschlange; das Ergebnis erhalten Sie per Webhook oder über einen signierten Link.
Aufruf aus Ihrem Stack
curl -X POST https://api.kit.forhosting.com/phys/hydraulic-gradient \
-H "Authorization: Bearer $KIT_KEY" \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"head_1":20,"head_2":16,"distance":100}'const res = await fetch("https://api.kit.forhosting.com/phys/hydraulic-gradient", {
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headers: {
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"Content-Type": "application/json"
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body: JSON.stringify({
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"head_2": 16,
"distance": 100
})
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const { task_id } = await res.json();import os, requests
res = requests.post(
"https://api.kit.forhosting.com/phys/hydraulic-gradient",
headers={"Authorization": f"Bearer {os.environ['KIT_KEY']}"},
json={
"head_1": 20,
"head_2": 16,
"distance": 100
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)
task_id = res.json()["task_id"]<?php
$res = file_get_contents("https://api.kit.forhosting.com/phys/hydraulic-gradient", false, stream_context_create([
"http" => [
"method" => "POST",
"header" => "Authorization: Bearer " . getenv("KIT_KEY") . "\r\nContent-Type: application/json",
"content" => '{"head_1":20,"head_2":16,"distance":100}',
],
]));
$task = json_decode($res, true);body := bytes.NewBufferString(`{"head_1":20,"head_2":16,"distance":100}`)
req, _ := http.NewRequest("POST", "https://api.kit.forhosting.com/phys/hydraulic-gradient", body)
req.Header.Set("Authorization", "Bearer "+os.Getenv("KIT_KEY"))
req.Header.Set("Content-Type", "application/json")
res, _ := http.DefaultClient.Do(req)Beispiel-Anfrage
{
"head_1": 20,
"head_2": 16,
"distance": 100
}Beispiel-Antwort
{
"task_id": "tsk_a1b2c3d4e5f6a1b2c3d4e5f6",
"type": "phys.hydraulic_gradient",
"status": "queued",
"_links": {
"result": "/tasks/tsk_…/result"
}
}Die API arbeitet asynchron: Sie erhalten sofort eine task_id. Polling ist mit 1 Anfrage pro Sekunde erlaubt.
Preis
Der Preis steht auf der Seite – keine Tokens, keine Credits. Fehlgeschlagene Aufgaben werden nicht berechnet.
Fehler
| HTTP | Code | Bedeutung |
|---|---|---|
401 | unauthorized | Der API-Schlüssel fehlt oder ist ungültig – prüfen Sie den Authorization-Header (Bearer). |
402 | insufficient_balance | Ihr Guthaben reicht für diese Aufgabe nicht aus – Aufladungen verfallen nicht. |
404 | unknown_type | Unbekannter Aufgabentyp – prüfen Sie das Feld „type“ gegen den Katalog. |
429 | rate_limited | Zu viele Anfragen – warten Sie kurz; Polling ist mit 1 Anfrage pro Sekunde erlaubt. |
Technische Hinweise
Ein Null- oder Negativabstand wird mit invalid_input abgelehnt statt einer Division durch null.
Was i = (h1 − h2) / L bedeutet und welche Größen Sie senden müssen
Die Lieferung von head_1, head_2, distance, head_difference, hydraulic_gradient, dem kurzen Alias i, gradient_magnitude, formula, method und einem kleinen flow_from-Hinweis als JSON erleichtert das Einfügen ins Notizbuch, den Vergleich in automatisierten Tests und die Wiederverwendung über Sprachen hinweg, ohne Subtraktion und Division neu zu implementieren. Das Vorzeichen gehört zum Vertrag: ein positives i bedeutet, dass die Höhe von Punkt 1 zu Punkt 2 fällt, sodass Grundwasser in einem isotropen Medium von 1 nach 2 flösse; ein negatives i bedeutet das Gegenteil; ein Null-i heißt eine ebene Potenzialfläche zwischen den beiden Punkten.
Wie dieser Rechner Eingaben prüft und i = (h1 − h2) / L anwendet
Numerische Zeichenketten, die sich als endliche Zahlen lesen lassen, werden akzeptiert, damit Formulare und CSV-artige Pipelines Werte ohne extra Cast übergeben. Der Abstand muss streng positiv sein. Ein negativer Abstand wird aus demselben Grund abgelehnt: L ist eine geometrische Weglänge, kein vorzeichenbehafteter Koordinatensprung. Standrohrspiegelhöhen dürfen jeder endliche Wert sein, einschließlich Ablesungen unter einem gewählten Datum; eine negative Höhe ist in gespannten Grundwasserleitern, die auf Geländeoberkante bezogen sind, physikalisch üblich und gilt nicht als Fehler. Es gibt keine Einheitenumrechnungstabelle, keine hydraulische-Leitfähigkeits-Abfrage und keinen Finite-Differenzen-Grundwassersolver; das ist ideales eindimensionales i aus drei bekannten Größen. Senden Sie einen JSON-Körper mit drei Pflichtfeldern: head_1, head_2 und distance. Jedes Feld muss endlich sein: fehlende Felder, leere Zeichenketten, nichtnumerischer Text, NaN und Infinity scheitern sofort mit invalid_input, bevor ein Ergebnis zurückkommt, und eine fehlgeschlagene Prüfung wird nicht berechnet. Aliase sind unterstützt: h1, head1, hydraulic_head_1 für head_1; h2, head2, hydraulic_head_2 für head_2; L, length, dl für distance. Ein Nullabstand wird stets als invalid_input abgelehnt, weil das Teilen einer Höhendifferenz durch eine verschwindende Weglänge undefiniert ist und dieser Fehler der in der Produktkarte genannte Vertrag ist. Nach der Prüfung subtrahiert die Engine head_2 von head_1, teilt durch distance, nimmt den Absolutwert für gradient_magnitude und rundet auf eine stabile Dezimalgenauigkeit, damit dieselbe Eingabe über JavaScript-Engines stets dasselbe JSON ergibt. Ein sanftes flow_from-Kennzeichen hält die implizierte isotrope Richtung fest—1_to_2 wenn i positiv ist, 2_to_1 wenn i negativ ist und none wenn die Höhen gleich sind—nur als didaktische Bequemlichkeit; es ist kein dreidimensionales Strömungsnetz, keine Partikelbahn und kein Klassierer heterogener Aquifere. Dieselbe reine Funktion speist das kostenlose Browser-Werkzeug und den API-Pfad.
Praktischer Einsatz, Grenzen, Preis und Lieferkanäle
Verwenden Sie die API, wenn ein Skript, eine Unterrichtsplattform, eine Laborheft-Pipeline oder ein Entwässerungshelfer stabiles JSON für viele Höhe–Abstand-Tupel unter einem einzigen Vertrag braucht. Jede erfolgreiche Anfrage ist ein abrechenbares Item zu $0.002; fehlgeschlagene Validierung wird nicht berechnet. Ergebnisse sind vollständig deterministisch: dieselben drei Eingaben liefern stets dasselbe hydraulic_gradient, denselben Alias i, dasselbe gradient_magnitude und dieselben Formel- und Methodenbezeichnungen. Weil die Umsetzung reine Parse-Stufe A ist, kostet jeder erfolgreiche Aufruf den veröffentlichten Grundpreis $0.002 ohne Modell-Token und ohne ausgehendes Netz.
Integrationsbeispiele
Deterministische Fixtures für Darcy-Pipelines
Skripte, die später die spezifische Durchflussrate q = −K i berechnen, können ein reines i=(h1-h2)/L-Orakel aufrufen, statt die Höhen-über-Abstand-Arithmetik in jeder Sprache neu zu implementieren.
Schnelle Sickerungs- und Entwässerungsskizzen
Ingenieurinnen und Lehrende erhalten strukturiertes i plus einen sanften flow_from-Hinweis für Sickerstränge, Spundwände und Grundwasserspiegel, ohne ein vollständiges Grundwassermodell aufzustellen.
Technische Fragen
Wie berechnet man den hydraulischen Gradienten aus zwei Höhen und einem Abstand?
Senden Sie endliche Zahlen head_1, head_2 und einen streng positiven distance-Wert. Die API liefert i=(h1-h2)/L als hydraulic_gradient (und Alias i), plus gradient_magnitude, head_difference und einen sanften flow_from-Hinweis.
Was geschieht, wenn der Abstand zwischen den beiden Punkten null ist?
Die Aufgabe scheitert mit invalid_input. Das Teilen einer Höhendifferenz durch eine Null-Weglänge ist undefiniert, daher wird ein Null- oder Negativabstand abgelehnt und nicht berechnet.
Bedeutet ein negativer hydraulischer Gradient Strömung in die andere Richtung?
Ja, in der hier verwendeten eindimensionalen isotropen Konvention: i>0 impliziert, dass die Höhe von Punkt 1 zu Punkt 2 fällt (flow_from 1_to_2); i<0 impliziert das Gegenteil; i=0 bedeutet eine ebene Höhe zwischen den beiden Punkten.
Was kostet der Rechner zum hydraulischen Gradienten?
Das Browser-Werkzeug ist kostenlos. API-Anfragen nutzen vorausbezahltes KIT-Guthaben zu $0.002 je erfolgreichem Aufruf; ungültige Eingabe wird nicht berechnet.