HYDRUS - 水流和溶质运移模拟软件-北京睿驰科技

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模拟可变饱和多孔介质中水热溶质运移的软件

面向变饱和多孔介质的水流、热量和溶质运移模拟环境

HYDRUS 是基于 Microsoft Windows 的建模环境，用于分析变饱和多孔介质中的水流和溶质运移。软件包包含有限元计算模型，可模拟一维、二维和三维条件下水、热量和多种溶质的运动，并支持土壤水力参数及溶质运移参数的反演估计。

一体化建模体系

HYDRUS 将一维、二维和三维应用放在统一的建模体系中，便于用户根据研究区域、几何结构和数据条件选择合适的水流、热量与溶质运移模拟方式。

图形化前后处理

交互式图形界面支持数据预处理、结构化与非结构化有限元网格生成、项目管理和结果图形展示，可用于查看模型输入、计算结果、等值线、谱图、速度矢量和动画。

标准计算模型

HYDRUS 数值求解变饱和水流的 Richards 方程，以及热量和溶质运移的对流-弥散方程。水流方程包含用于表示植物根系吸水的汇项；热量方程考虑传导以及随水流产生的对流；溶质运移方程可描述液相中的对流与弥散、气相中的扩散，以及固-液相非线性非平衡反应和液-气相线性平衡反应。

水流与边界条件

可处理定水头、定通量、随时间变化的边界，以及受大气条件控制的边界；土壤表面边界可在通量型和水头型之间切换，并支持渗出面和自由排水边界。

溶质与反应过程

可考虑吸附态和挥发性溶质、零阶生成、一级降解、连续一级反应链，以及病毒、胶体和细菌等颗粒或微生物运移过程。

参数反演估计

标准模块中包含 Marquardt-Levenberg 类型参数估计算法，可基于瞬态或稳态流动、运移数据，对土壤水力参数、溶质运移参数和反应参数进行反演。

建模维度与应用范围

1D-Standard	面向一维应用，可用于垂向或水平方向上的水流、热量和溶质运移模拟。
2D-Lite / 2D-Standard	面向二维矩形几何或一般二维几何问题，支持二维垂直面、水平面以及相关有限元网格建模。
3D-Lite / 3D-Standard	面向三维六面体几何、二维基础叠加分层第三维等场景，可用于多层介质和三维域模拟。
3D-Professional	面向一般三维几何应用，可使用三维网格生成程序，为复杂三维传输域建立非结构化有限元网格。

附加模块方向

HP1 / HP2

将 HYDRUS 与 PHREEQC 地球化学代码耦合，用于瞬态水流、多组分迁移、生物地球化学反应和热迁移模拟。

UnsatChem

作为主要离子化学模块，可替代标准溶质运移模块，用于更细化的土壤化学过程模拟。

Wetland

用于二维地下水流人工湿地中的生化转化和降解过程，可描述有机物、氮、磷或硫相关转化过程。

C-Ride

用于变饱和水流、胶体运移，以及由胶体促进的溶质运移模拟。

DualPerm

用于双渗透率多孔介质中的水分运动和溶质运移，面向优先流与非平衡运移过程。

PFAS

包含气-水界面吸附、浓度对表面张力和黏度影响等选项，可用于 PFAS 相关运移模拟。

Particle Tracking

用于粒子追踪分析，可计算土壤剖面不同位置的土壤水旅行时间和水龄。

Slope 系列

面向变饱和土条件下的边坡应力与稳定性分析，可将 HYDRUS 计算得到的水分和压力水头场用于有效应力计算。

图形界面与结果展示

HYDRUS 图形界面的主程序单元定义整体计算环境，包含项目管理、预处理和后处理功能。预处理单元支持参数设置、矩形或六面体传输域网格生成、复杂二维和三维域的非结构化有限元网格生成，并包含土壤水力属性目录和 Rosetta Lite。后处理单元可生成 x-y 图形、变量随时间变化曲线、边界通量图形、等值线图、谱图、速度矢量以及动画结果。

系统要求

适用系统	适用于 Microsoft Windows 环境，支持 Windows 11（64-bit）、Windows 10（64-bit）和 Windows 8（64-bit）。
基本系统	支持 Windows 11（64-bit）、Windows 10（64-bit）和 Windows 8（64-bit）。
基本配置	X64 CPU 2 GHz；2 GB RAM；10 GB 硬盘总容量，其中约 500 MB 用于安装；显卡分辨率 1280 x 800 pixels。
3D 模型配置	用于 3D 模型计算时，建议 Windows 10（64-bit）、4-core 或更高配置 CPU、16 GB RAM 或更高配置、500 GB 硬盘容量，以及支持 OpenGL 的 ATI/NVIDIA 显卡，分辨率 1920 x 1200 或更高。