Hydrus-1D官方版是一款面向Windows平台的水环境模拟工具，由位于捷克（欧盟成员国）的PC-Progress工程软件开发公司推出。该软件专注于一维条件下变饱和度地下水流、根系吸水、溶质运移以及热运移的模拟计算。它内置一维HYDRUS有限元模型，能够描述变化饱和介质中水分、热量及多种溶质的运动过程。软件提供交互式图形界面，方便用户完成数据预处理、土壤剖面离散化以及结果图形显示等操作。整体功能实用，模拟效果贴近真实情况，适合有相关需求的用户下载使用。
1、标准计算模型
Hydrus-1D 是一款基于有限元方法的数值模型，用于模拟变量饱和多孔介质中水、热及多种溶质在二维和三维空间中的运动。它通过求解 Richards 方程以及对流扩散型方程，分别处理饱和与非饱和水流、热传递和溶质运移过程。
2、附加模块
UNSATCHem 模块用于模拟主要离子（钙、镁、钠、钾、SO4、碳酸气和 Cl）在变饱和多孔介质中的迁移，并涵盖主要离子的平衡与非平衡化学动力学过程，生成的代码能预测瞬变流动条件下土壤中的离子化学特征以及水和溶质的通量。Wetlands 模块则面向人工湿地反应模拟，其设计可优化自然环境中已有的处理过程；该模块包含两套 biokinetic 模型公式，原始 CW2D 模块涉及有机物、氮和磷在需氧与缺氧条件下的转化与降解，而新的 CWM1 模块则进一步考虑有机物、氮和硫在需氧、缺氧及厌氧条件下的过程。
3、图形用户界面
HYDRUS 的图形界面让用户能直接管理运行任务、设计并编辑网格、配置参数、执行计算并查看结果，还提供控件来搭建水流与运移模型，方便分析运行中的图形。通过空间视图、横截面和线图可以检查输入输出数据，主程序单元负责定义整体计算环境、控制执行流程并判断需要哪些可选工具，同时包含项目管理器以及预处理和后处理模块；预处理部分涵盖运行 HYDRUS FORTRAN 代码所需的各项参数设定、矩形和六面体传输域的简易网格生成、复杂二维和三维非结构化有限元网格生成、小型土壤水力属性目录，以及通过 Rosetta Lite 从土壤结构数据推算水力属性的功能。
4、自动生成有限元网格
数据预处理需要对二维流动区域做规范化处理，其中包含任意形状的连续折线、圆弧、样条曲线以及区域边界的离散化，还要生成下一代非结构化有限元网格。HYDRUS标准版附带可选的Meshgen网格生成工具，能针对二维区域建立非结构化有限元网格；这套机制以Delaunay推论为基础，并且已经完整融入HYDRUS的操作环境。如果没安装Meshgen，HYDRUS图形界面也提供了简单结构化网格的自动方式，即Lite版本。三维版本在Lite和Standard基础上增加了指定厚度相同或不同的多个层。HYDRUS 3D专业版则配有GENEX和T3D三维网格生成工具，可为一般三维区域产出非结构化有限元网格。
5、后处理
该模块可生成水含量、流速、浓度与温度在空间或横断面上的二维等值线图，支持彩色光谱、速度矢量、彩色边缘及散点显示，并能播放连续时间步动画和截面线图。用户可缩放局部区域、放大横截面纵向比例，也能在网格上查看带编号的三角形与边界点，任意位置添加观察点，所有网格与压力水头、水含量、速度、浓度、温度分布均以高分辨率彩色或灰度呈现，界面内置内容详实的在线帮助菜单。
6、域和有限元网格区域
把复杂的运移几何形状拆成若干个简单区块，这就是Section，视图中只呈现这些区块，其余部分则被遮挡。Section分为几何对象型和有限元网格型两类，支持同时展示多个，不同命令还能裁掉或藏起多余的运移区域。
1、Hydrus-1D官方版适用于研究非饱和、部分饱和以及完全饱和多孔介质中水分与溶质的运移规律。
2、流动区域内的土壤分布并不均匀，水流与物质迁移的方向可以是垂直的、水平的，或者大致呈倾斜状态。模型的水流模块支持多种边界条件，包括恒定或随时间变化的水头与通量边界、受大气状况调控的边界，以及自由排水边界；在模拟过程中，土壤表层边界还可能从通量型条件转为水头型条件，或者反过来。
3、溶质运移模拟中，代码可设定固定或随时间变化的浓度边界（即狄利克雷或第一类边界），也能处理浓度通量边界（柯西或第三类边界）。分散系数则涵盖了分子扩散与曲折效应两部分的贡献。
4、针对非饱和土壤的水力特性，可采用van Genuchten（1980）、Brooks和Corey（1964）以及改进的van Genuchten型分析函数进行描述，并对这些函数做了调整以更好地反映接近饱和状态下的水力特性。HYDRUS程序则Scott等人（1983）和Kool与Parker（1987）提出的经验模型来处理滞后现象，该模型假定干燥扫描曲线由主干燥曲线缩放得到，湿润扫描曲线由主润湿曲线缩放得到。
5、HYDRUS 内置了基于线性缩放变换的缩放模块，能够对指定土壤剖面的水力变率做出估计，其原理是把单一土壤的水力特性同参考土壤的水力特性建立对应关系。
6、用逻辑增长函数来模拟根系的发育过程，并依据Feddes等人1978年或van Genuchten 1987年提出的方法，建立水分与盐分胁迫的响应关系。
7、该工具采用Galerkin型线性有限元方法对流动与传输方程进行数值求解，时间积分在饱和及非饱和条件下通过隐式（向后）有限差分格式完成。为提升瞬态问题的求解效率，还加入了自动调整时间步长以及控制Courant数和Peclet数在预设范围内的机制；含水量项则依据Celia等人（1990）提出的质量守恒方法计算。针对传输解中可能出现的数值振荡，可选择上游加权、人工弥散或性能指标等手段加以抑制。
8、HYDRUS 采用 Marquardt-Levenberg 型参数估算方法，能根据实测的瞬态或稳态流量及传输数据，反向推算选定的土壤水力参数与溶质运移反应参数。估算时可依据观测到的含水量、压力水头、浓度或瞬时/累积边界通量（如入渗、出流数据）来确定多个未知参数，并支持选用额外的保留率或导水率数据，以及通过惩罚函数（贝叶斯估计）将优化参数约束在可行范围内。
1、开发工具里的数值模型，我们可以对这些过程展开深入探究。
2、这款工具把模型打包成普通用户也能轻松上手的安装包，省去繁琐配置，开箱即用。
3、为HYDRUS开发符合其标准的各类新模块。
4、通过瞬态二维与三维可变饱和流动实验，可以反推出土壤的水力参数。
5、描述土壤与地下水环境中水分运动及溶质迁移的完整过程。
6、该工具可对各类工程与科学问题进行解析求解，同时数值手段复现其变化过程，帮助使用者从理论与仿真两个角度把握问题本质。
7、这个标题讨论的是非饱和土壤水力特性的表征与测量方法。
8、该工具反演手段，对流量以及溶质运移参数进行估算。
9、这款工具聚焦作物在盐碱环境下的耐受能力，并模拟根系从土壤中吸收水分的实际过程。
10、针对大孔土以及非饱和裂隙岩体，该内容着重探讨其中优先流动的规律与特征。
11、污染物的非平衡运输。
1、结果菜单里的边界信息子菜单下，可以查看水流量通量这一项。
2、该图表展示了实际水通量与累积水通量以及压头随时间变化的情况，并着重呈现了跨越上下边界的过程。
3、用户可从这些独立变量中随意挑选一个来使用。
4、潜在的上限通量，可以理解为降水、灌溉量或者潜在蒸发量中的最高值。
5、植物根系从土壤中吸取水分的快慢，受多种条件影响，这一速率反映了根系实际的吸水能力。
6、针对渗透或实际蒸发过程，该指标反映的是实际能达到的通量上限。
7、该指标反映的是根系在真实条件下吸收水分的速率，用来衡量植物从土壤中实际获取水分的快慢。
8、下限通量是一款用于计算下限通量的工具。
9、累积潜在上限通量。
10、这个数据反映的是植物根系在一段时间里累计吸收水分的潜在能力。
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