零基础学土壤物理建模｜Hydrus2D、Hydrus3D实操教程+参数设置技巧

一、Hydrus简介

发展历史
HYDRUS 2D/3D界面和功能介绍

二、土壤物理基础知识

1、土壤水流

土壤物理性质

土壤水的能量状态

土壤水分特征曲线

饱和土壤中的水流

非饱和土壤中的水流

Richards 方程

土壤水力学特性的缩放

土壤水分入渗

土壤水分蒸发

滞后现象

根系吸水

水分胁迫和盐分胁迫

双孔隙度/双渗透率模型

2、溶质运移

土壤溶质及其迁移转化形式

对流弥散方程(CDE)

土壤溶质穿透曲线

溶质在土壤中的反应

非吸附溶质的迁移

吸附性溶质的迁移

平衡吸附

双点位吸附

双动力学吸附(胶体运移)

双孔隙度/双渗透率模型

土壤溶质运移的初始条件和边界条件

温度和土壤含水量对模型参数的影响

根系对溶质的吸收

3、热量传输

土壤热量状况

土壤表面热平衡

土壤热力学性质

土壤热流

对流传导方程

土壤热流的初始条件和边界条件

土壤温度的周期性变化

三、建模步骤

1、模型建立与模块选取

2、几何信息、时间信息与输出信息

3、迭代参数设置

4、土壤水流模型及参数设置

5、根系吸水模型及参数设置

6、溶质运移模型及参数设置

7、2D/3D结构绘图

8、有限元网格划分及参数设置

9、有限元网格细化与拉伸

10、域特性设置

①土壤质地分布

②根系密度分布函数

③各向异性问题

④非刚性问题

⑤观测点设置

⑥流动粒子设置

11、初始条件设置

12、2D/3D边界条件设置

13、图形结果输出与解读

14、视频文件制作

15、曲线结果输出与解读

四、上机实操案例

上机练习1：积水入渗水流模型

（单层土壤，多层土壤，边界条件的设置）

上机练习2：根系吸水和溶质吸收模型

（大气边界条件，可变边界条件，降雨，蒸散发，根系分布密度函数的设置等）

上机练习3：溶质运移模型

（单一溶质运移，链反应，胶体运移，土壤污染物扩散等）

上机练习4：水汽热传输模型

上机练习5：双孔隙度/双渗透率模型

上机练习6：反演求解！！！

（水流问题，根系吸水问题，溶质运移问题）

1、模型反演求解与参数估计

2、反演问题类型定义

3、参数设置