Hydrus软件简介

HYDRUS-1D软件简介报告人：易军2012年2月22日HYDRUS软件基本信息•Hydrus:水蛇座D：dimension（维）•Asoftwarepackageforsimulatingwater,heatandsolutemovementinone-dimensionalvariably-saturatedmedia.模拟饱和-非饱和介质中水、热、溶质运动。J.ŠimůnekandM.Th.vanGenuchten.•水：Richards方程•热、溶质：Advection-Dispersion方程•Fortran语言编写，控制方程采用伽辽金线状有限元法（ThelinearGalerkinfiniteelementmethod）进行求解（数值求解）。•无论饱和或非饱和条件，对时间的离散均采用隐式差分。采用迭代法将离散化后的非线性控制方程组线性化。Hydrus-1DUseManual•模型简介•饱和-非饱和条件水流运动•考虑次序一阶降解反应的非平衡溶质运移•热传输•CO2传输与产物•碳酸盐盐化学•饱和-非饱和条件水流运动的数值求解•溶质运移方程的数值求解•参数优化•问题定义•例子•输入数据•输出数据使用手册共332页Hyrus软件的应用模型构架•控制方程：水/热/溶质运移、耦合方程•边界条件：第一类/第二类•输入：初始值/剖面理化参数等•输出：不同时间，不同位置的水/热/溶质信息；参数优化结果等System/BlackBoxInputOutput控制方程边界条件水运动模块UniformWaterFlow-RichardsEquationθ：水分t：时间x：距离K：导水率H：土壤水吸力α：与垂直方向的夹角S：根系吸水项饱和-非饱和水流运动•控制方程：均衡水流、水汽运动、两流区模型•根系吸收：补偿/非补偿吸水•各种非饱和土壤水力参数模型•温度对水力参数的影响•水力参数的滞后效应•各种边界条件热模块HeatTransportWithoutVaporTransportλθ：土壤显热导热率系数CP(θ)：多孔介质体积热容CW：液态体积热容T：温度X:距离溶质模块•Advection-DispersionEquation(未考虑吸附和反应)C：溶质浓度θ:水分含量D：弥散系数V：土壤水的平均孔隙流速X：距离S：根系吸水项•免费，2/3D付费。Hydrus软件下载HYDRUS-1D软件安装1.下载后图标2.解压后3.安装界面4.安装文件夹初始界面1.打开后2.创建新项目3.创建后4.打开主程序1.Mainprocesses主界面-选择计算模块1.瞬态水流（水汽运动和雪覆盖）2.溶质运移3.热运动4.根系吸水5.根系生长6.CO2运输7.反向校参2.GeometryInformation剖面结构属性1.长度单位2.介质（土壤）种类3.介质分层数量4.土柱角度（水平到垂直任意角度）5.剖面深度3.TimeInformation时间信息1.时间单位2.时间离散化（初始时间，结束时间、时间步长）3.边界条件随时间变化与否4.PrintInformation输出选项1.是否需要输出每个时阶的平均压力水头、平均或累积含水率及溶质通量、迭代信息等2.是否需要输出结点流量等；3.是否需要屏幕输出4.输出次数和输出时间5.InterationCriteria迭代规则1.迭代规则（最大迭代次数、水分或压力允许误差）2.时间步长与迭代规则控制3.水力参数计算内部插入值限制因子6.SoilHydraulicModel土壤水力参数模型1.单孔隙模型2.两流区模型3.滞后效应7.WaterFlowParameters水分运动参数1.模型不同参数不同2.本身的数据库3.Rosetta进行predict8.WaterFlowboundaryconditions水流运动的边界条件1.上下边界条件2.不同边界条件的选择3.初始条件的表述方式4.边界条件的输入9.ProfileInformation-GraphEditor剖面信息-作图1.分层状况2.初始条件3.观测位点10.SoilProfileSummary土壤剖面信息总括考虑模块不同，信息量也不同11.模型运行输入结束运行计算12.运算界面计算结束按ENTER键出来结果1.剖面信息2.边界水通量与水头3.土壤水力参数4.运算时间信息5.水均衡信息模型不足•暂不能实现冻融条件下（水变固态）的土壤水-热-溶质运移过程模拟•蒸散、根系吸水等模型种类局限•以土壤（多孔介质）为主要研究对象，对作物的耗水只考虑总的输出，以根系吸水项S表示，不考虑从根系到大气的过程