HYDRUS一共五个版本,用户可以选择较适合自己版本。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较多可考虑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。
后处理
输出图形包括水含量、流速、浓度、温度在空间或横断面视图的2D等高线(等值线或彩色光谱)。图形输出还包括速度矢量图、彩色边缘、颜色的点、连续的时间步的图形显示和动画以及选定的边界或内部截面线图。用户可以将感兴趣的区域缩放,横截面视图的垂直刻度也可以放大。网格还可以展示边界和编号的三角形、边缘和点。观察点可以添加到网格的任何地方。网格和/或空间分布结果(压力头、水含量、速度、浓度和温度)的视图都使用高分辨率彩色或灰阶值。界面还包括一个内容丰富的在线帮助菜单。
域和有限元网格区域
为了简化复杂的运移几何图形的工作,这些图形可以划分为简单的部分称为Section. 只有这些简单的部分可以在视图窗口中显示,而剩下的部分被隐藏。一共有两种类型的Section:基于几何对象的和基于有限元网格的。可以同时显示多个section。使用各种命令可以切断和隐藏不需要的运移区域部分。
系统要求
操作系统
Windows XP / Windows Vista (32 or 64bit) / Windows 7 (32 or 64bit) / Windows 8 (32 or 64bit)
2 GHz X86 CPU
2 MB RAM
10 GB的硬盘空间,至少500 MB 的安装空间
分辨率1024 x 768 像素
推荐系统配置
使用HYDRUS 3D的模型,推荐的系统配置为:
操作系统Windows 7 (32-bit或64-bit)
3GHz或更高的多核CPU
4 GB RAM (64-bit系统8GB)
500 GB 硬盘空间
一个新的模块模拟地下水流人工湿地的生化转化和降解过程,此模块是为HYDRUS 的二维应用开发的(2005年的Langergraber和Simunek,2009年的Langergraber et al)。 这个模块认为大量的物理、化学和生物过程活跃在湿地,包括生物化学降解和转化过程三组分的**物质(易降解、慢慢可生物降解和惰性),四氮的化合物(铵、亚硝酸盐、硝酸盐、和双氮)、无机磷、异养和自养微生物,溶氧和/或硫,他们同时活跃而且相互影响。
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