博文
环境土壤物理模型HYDRUS1D/2D/3D建模方法与案例
||
前沿
Hydrus是基于Windows系统界面开发的环境土壤物理模拟软件，是模拟一维和多维变饱和多孔介质的水流、溶质（污染物等）运移、根系吸水和溶质吸收、热量传输等方面的强有力工具。该模型具有灵活方便的图形操作界面，深受各国学者推崇，广泛应用于环境、水文地质、农业、水利等领域。
《环境影响评价技术导则 土壤环境（试行）HJ 964—2018》于2019年7月1日起正式实施。对于以点源形式垂直进入土壤环境的污染物影响深度预测，导则推荐采用“一维非饱和溶质垂直运移控制方程”：
Hydrus-1D是求解该方程，模拟该类一维问题的最简单、最高效的工具。将模型参数拓展到二维和三维，基于Hydrus-2D/3D还可以模拟污染物在水平方向和任意复杂地形条件下的迁移问题。对于有效预测点源、面源污染物迁移扩散范围，具有重要意义，
环境领域 | 生态领域 | 农业领域 |
Ÿ 土壤环境影响评价 Ÿ 土壤环境风险评价 Ÿ 工业场地污染 Ÿ 市政污染 Ÿ 垃圾填埋 Ÿ 工业废料贮存 Ÿ 放射性废物处置 Ÿ 场地修复 Ÿ 污染羽流 Ÿ 污水土地处理技术 Ÿ 化肥、农药、杀虫剂、熏蒸剂、新型污染物、病原菌等在土壤中的迁移 | Ÿ 生态系统物质和能量平衡 Ÿ 碳储存与碳通量 Ÿ 养分传输 Ÿ 土壤呼吸和温室气体释放 Ÿ 土壤微生物过程 Ÿ 全球变化生态学 Ÿ 湖滨系统 Ÿ 河流-含水层相互作用 | Ÿ 农业水土工程 Ÿ 节水改良技术 Ÿ 降水 Ÿ 灌溉 Ÿ 径流 Ÿ 表土蒸发 Ÿ 植物蒸腾 Ÿ 根系吸水 Ÿ 毛细水上升 Ÿ 深层排水 |
基于Hydrus-1D和2D/3D软件的建模思路和基本原理，重点Hydrus-1D和2D/3D软件的主要功能模块及软件中的相关参数和变量，系统的阐释水流、溶质运移和热传导等问题的仿真过程。掌握Hydrus-1D和2D/3D软件的建模方法并具备解决实际土壤环境影响范围预测问题的能力。
一：土壤物理基础知识
土壤水流 | 溶质运移 | 热量传输 |
Ÿ 土壤物理性质 Ÿ 土壤水势 Ÿ 土壤水分特征曲线 Ÿ 饱和土壤中的水流 Ÿ 非饱和土壤中的水流 Ÿ 土壤水分运动基本方程 Ÿ 土壤水力学特性的缩放 Ÿ 滞后现象 Ÿ 根系吸水 Ÿ 土壤水流的初始条件 Ÿ 土壤水流的边界条件 | Ÿ 土壤溶质及其迁移转化形式 Ÿ 对流弥散方程 Ÿ 平衡吸附模型 Ÿ 线性吸附溶质的迁移 Ÿ 双点位化学平衡吸附模型 Ÿ 胶体运移——双动力学点位模型 Ÿ 胶体运移——经典渗透理论 Ÿ 双孔隙度/双渗透率模型 Ÿ 土壤溶质运移的初始条件和边界条件 Ÿ 温度和土壤含水量对模型参数的影响 | Ÿ 土壤热性质 Ÿ 土壤热通量 Ÿ 土壤热量传输基本方程 Ÿ 土壤热流的初始条件和边界条件 Ÿ 土壤温度的周期性变化
|
二：Hydrus
Hydrus简介
软件界面和功能及应用特点、注意事项。
三：案例分析与上机实践
1：HYDRUS-1D 单层土壤积水入渗水流模型
2：HYDRUS-1D 单层土壤稳态流模型
3：HYDRUS-1D 多层土壤瞬态流根系吸水模型
4：HYDRUS-1D参数反演 单步出流实验
5：HYDRUS-1D参数反演 番茄农田根系吸水实验
6：HYDRUS-1D 单层土壤定水头-溶质运移
7：HYDRUS-1D 单层土壤定通量-溶质运移
8：HYDRUS-1D 多层土壤瞬态流-溶质运移和根系吸收
9：HYDRUS-1D参数反演 示踪剂穿透曲线
10：HYDRUS-1D参数反演 污染物迁移穿透曲线
11：HYDRUS-1D参数反演 胶体迁移穿透曲线
12：HYDRUS-1D 水汽热盐耦合模型
13：HYDRUS-2D/3D 基于C-RIDE模块的胶体携带污染物迁移
14：HYDRUS-2D/3D 沟灌和根系吸水
15：HYDRUS-2D/3D 污染物偷排和跑冒滴漏3D简单模型
16：HYDRUS-2D/3D 土壤污染物淋洗3D层状模型
17：HYDRUS-2D/3D畦沟模块
HYDRUS-2D/3D湿地模块
HYDRUS-2D/3D Unsatchem模块
原文链接：环境土壤物理模型HYDRUS1D/2D/3D建模方法与案例
https://blog.sciencenet.cn/blog-3595493-1435961.html
上一篇：Delft3D水动力-富营养化模型（水质模型）
下一篇：基于Python长时间序列遥感数据处理及在全球变化、物候提取、植被变绿与固碳分析、生物量估算与趋势分析
