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北京天演融智软件有限公司

图形用户界面
一个基于微软Windows图形用户界面(GUI)管理的运行HYDRUS的输出需求，以及网格设计和编辑、参数配置、问题执行和结果可视化。HYDRUS还包括一组控件，允许用户创建一个流和运移模型，并对运行中的图形进行分析。使用空间和横截面查看和线图来检查输入和输出。HYDRUS图形用户界面的主程序单元定义了系统整体的计算环境。这个主模块控制程序的执行并确定哪些其他可选的工具是必要的。该模块还包含一个项目管理器和两个预处理和后处理单元。预处理单元包括所有必要的参数规格,如成功运行HYDRUS FORTRAN语言代码、相对简单的矩形和六面体传输域的网格生成器、用于非结构化有限元网格的复杂二维和三维域的网格生成器、一个小目录的土壤水力属性和从土壤结构数据的Rosetta Lite程序生成土壤水力属性。

HYDRUS一共五个版本，用户可以选择最适合自己版本。用户可以选择局限于一般功能的二维应用（2D-Standard版本，与之前含有MeshGen-2D的Hydrus-2D功能一致）或者二维和三维应用（如3D-Standard 或3D-Professional）。用户也可以选择相对简单的（二维直角几何图形—3D-Lite, 与之前不含MeshGen-2D的Hydrus-2D功能一致）或三维的几何立体图形– 3D-Lite）或更复杂的几何图形（用于普通二维几何图形的2D-Standard或在二维基础上以及分层三维的3D-Standard，以及用于普通三维几何图形的3D-Professional）。用户也可以选择从低版本升级到高版本。


标准计算模型
HYDRUS是模拟变量饱和多孔介质下的水、热和多溶质二维和三维运动的有限元计算模型。HYDRUS数值求解饱和非饱和水流的Richards方程和热传递和溶质运移的对流扩散型方程。
水流方程包含一个下沉期，可导致植物根系吸水。热传递方程考虑了水流传导和对流运动。对流扩散的溶质运移方程的管理是一个非常普遍的形式，包括固体和液态非线性非平衡反应的规定以及液体和气体的线性平衡反应。因此，不管是吸附溶质还是挥发溶质（如杀虫剂）都已经考虑到了。溶质运移方程还包括了零阶生产的影响、其他溶质的独立一级降解以及一阶衰减和生产反应，以便提供连续一级链中溶质间所需的耦合。运移模拟也会引起液相对流和扩散、气相扩散，因此次模型在液态和气态条件下可同时模拟溶质运移。目前HYDRUS最多可考虑15种溶质，在单向链中耦合或溶质间独立运移。物理非平衡溶质运移由双区和双重孔隙公式引起， 并把液相分成移动和不可移动区域。附着和分离理论，包括过滤理论，病毒、胶质和细菌运移的模拟也包含在其中。


HYDRUS可用来分析水质和溶质在非饱和、部分饱和或是饱和多孔介质情况下的运动。HYDRUS可由不规则边界处理水流区域，水流区域本身可能是由非均匀土壤组成具有局部各向异性任意程度。水流和运移可能发生在垂直面，也可能在水平面，具有径向对称性的垂直轴或三维区域。
模型的水流部分可以用来处理连续或时变的规定的方向和流量边界，以及由气象条件控制的边界。土壤表面边界条件在模拟从给定的流量到规定的方向类型条件期间可能会发生变化，反之亦然。它还可以通过水域饱和部分的剩余水量和不排水边界条件处理自由面边界。节点排水是由一个简单的模拟实验关系为代表。

对溶质运移来说，软件既支持连续和变化的规定浓度(Dirichlet或first-type)也支持浓度通量边界(Cauchy或third-type)。弥散张量包含分子扩散和曲折的结果反应影响。

附加模块
UNSATCHem模块主要是用来模拟运移和主要离子的反应。UNSATCHEM模块模拟变饱和多孔介质中主要离子的运移（如钙、镁、钠、钾、SO4、碳酸气和Cl)，包括主要离子平衡和非平衡化学反应动力学。生成的代码可用于预测土壤在瞬变流动中的主要离子化学、水和溶质通量。
Wetlands模块是用来模拟人工湿地反应的。人工湿地水处理系统的设计能优化自然环境中发现的处理过程。HYDRUS湿地模块包括两个biokinetic模型公式。而在原始湿地CW2D模块中，考虑到了有机物、氮和磷需氧和缺氧的转换和降解过程，以及对新的CWM1模块中需氧、缺氧和厌氧过程的有机物，氮和硫的考虑。

DualPerm模块（2.02版本及以上）用于模拟双渗透多孔介质中二维可变饱和水运动和溶质运移，即优先和非平衡水分和溶质运移。

C-Ride模块（2.02版本及以上）用于模拟经常发生的强烈吸附污染物的二维胶体的溶质运移，（如如重金属、放射性核素、制药、农药、炸药)，主要与固相关联，通常认为它们是静止不动的，但也可以吸附移动胶体粒子(例如微生物、腐殖物质、悬浮粘土颗粒和金属氧化物),可以作为污染物的载体，从而为这些污染物提供一个快速的运移途径。

HP2模块（2.02版本及以上）综合了HYDRUS(其二维部分)与PHREEQC地球化学代码[1999年的Parkhurst和Appelo]开发了这个新综合仿真工具（HP2—HYDRUS-PHREEQC-2D缩写)，主要是区别于一个类似的一维模块HP1。这个模块可以考虑各种混合平衡/动力生物地球化学反应。

HYPAR是标准二维和三维HYDRUS计算模块的并行版本。(h2d_calc.exe and h3d_calc.exe)
HYPAR使用并行计算工具和技术来有效利用多核以及多处理器计算机的优势并且显著加快耗时的模拟,尤其是那些需要大量的有限元素

The HYDRUS software has been developed by leading (award winning) scientists in the field of vadose zone hydrology (Rien van Genuchten and Jirka Simunek). Note that both of them are Fellows of AGU (American Geophysical Union), AAAS (American Association for Advancement of Science, SSSA (Soil Science Society of America) and ASA (American Society of Agronomy), which are the highest awards given by these respective societies. Both these scientists are one of the most widely cited researchers in their field of science, having an h-index of 66 and 56 (in 2019), respectively, and tens of thousands of citations (both according to Web of Knowledge). Always at the cutting edge of the most recent developments in vadose zone hydrology.