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p>
HYDRUS1D
和
3D
< br>使用
查元源
武汉大学水利水电学院
zhayuan87@
一维
Hydrus
模型
工程标题
后处理框
前处理框
(
Hydrus
1D
)
运行
选项
帮助
首先按照步骤,按照前处理框的提示,一步一步的进行操作。
当前处理部分完成以后,需要点击“手型工具”或者菜单栏
的“运行”进行计算,会出现
Dos
计算界面,可以观察计算
时间步长,迭代等信息。计算完毕后,按回车键,此时输出
结果可以在后处理框查看。
一
前处理框(依次进行)
;溶质运移;热
1.
主进程:可以选择水流(是否包括气流)
运动;根系吸水;根系生长;
CO2
运移;反演模型。
根据需要进行复选,可多选,水流运动必选。如果某些进程
未选,则后续的相关处理框可能不会出现。例如,不选择根
系吸水,则不会出现“根系吸水模型”。
技巧:
当对本步骤不够熟悉时,例如
不理解参数或模型意义,
点击
Help,
可以获得相关帮助,如果需要对数学模型背景深入
了解,可以从菜单
help
中打开
User
Manual
查看。
a
应用
Help
文档
(
在哪一步点击,即出
现哪一步的解释
)
b
,技术
help
例如,技术文档对根系吸水模型及其参数的解释
2
几何信息
包括单位,土壤质地种类;平衡子区数;与
z
轴角度;深度
提示:长度
L,
时间
T,
质量
M
是三个基本量纲,其它衍生单位
<
/p>
均由其决定。例如,速度单位不需要输入,根据长度
/
时间
单位决定。
3.
时间信息
包括时间单位,起始和结束时间,时间步长等。实际模拟中,
常常有时变条件(如降雨蒸发等)
,
可勾选该框,并输入数
目。由此还可以选择采用气象数据计算
ET0
,可选
PM
公式,
Hargreaves
公式或者能量平衡公式。
4.
打印时间点信息
即在你关心的某些时间输出剖面的信息。
5.
迭代信息,
按默认即可,除非模拟特别难收敛问题,或者需要进行算法
比较,可调整。
6.
水力参数模型,即描述
K-h-theta
曲线的模型。
常见的单
孔隙有
vG
和
BC
模型。另外存在双孔隙
p>
/
双传导性模型,另
外可选是否考虑磁滞效应。
7.
对应参数模型的参数,例如下图为
vG
模型的参数:
由于
vG
模型用途广泛,但参数难以获取,可以通过土壤传
递函数进行预测,
HYDRUS
内嵌了
USGS
的
Rosstta
模型。
8
.
边界条件:
一维的比较简单,就是上边界和下边界。常见的如
1
类,二
类,大气边界,自由排水,等。其定义可以参见
help
。
初始条件可以以水头或者含水量的形式。由于通常试验数据
为含水量,故可选含水量,但注意:非均质土壤不能选取含
水量作为初始条件输入,因为可能会有跳跃的负压,造成不
收敛。
9.
根系吸水模型以及根系吸取溶质模型
可以指定根系吸水胁迫折减模型;以及溶质胁迫(如盐碱化)
导致吸水水分折减模型。可以考虑根系提取盐分的模型(如
氮素,少量盐分)
。
10.
Feddes
模型的参数(分段线性插值模型,其定义参见手
册中的图)
11.
填写剖面信息:包含初始条件等
所有在空间变化而不随时间变化变量(如果随时间变化那极
有可能是待求的
theta
,
h
)
,例如初始水
头
h0
,根系密度分
布函数,尺度因子(
AXZ
等)
,材料质地分布信息(与前述
填写的质地种类有关,如果前述质地有
3
类,那么这里
Mat
列应该包含
1,2,3
三种土壤)
12
提示是否运行?
可以直接运行,可以点击工具栏手型工具,可以点击菜单栏
计算。
13.
可能会出现的前处理对话框:
(1)
时变条件
该框输入随时间变化,但不随空间变化的某些物理量,例如
蒸腾
T
。如果选择了大气边界,则还有降雨和蒸发,以及极
限蒸发强度负压;如果选择了采用
PM
公式计算腾发量,还
有叶面积指数
LAI
等参数。选择时变的边界条件也会出现在
该框中。
(2)
复选溶质选项后溶质选项
包含溶质数值计算的格式选择,质量单位(默认
mmol
)
,
非平衡溶质模型,溶质迭代准则等。
(3)
溶质参数
计算溶质
D
参数
(4)
溶质反应项参数
(
5
p>
)溶质边界条件
(
6
p>
)剖面编辑
可以编辑网格离散,设置观察点,设置节点的初始水头和材
料属性等功能。
(与剖面信息部分内
容重复,但是此处是图
示,剖面信息是表格,根据需要选择采用哪一种)
二
计算
Dos
框
包含计算推进时间
t
,迭代次数,累计迭代次数,上表面速
度
vtop
等,这样可以查看是否会出问题。
如果该框跳跃非常慢,而迭代次数
ItW
总是高居
11
或者
50
不下(默认最大值)
,则软件可能达到模拟极限,可能发生
p>
不收敛,或者有极大的质量误差。
点
ENTER
该框消失。
三、后处理结果
1
、
观察点信息
即在剖面上设置节点,观察其物理量变化,
xy
坐标物理量均
可以调节。
2.
剖面信息,输出整个剖面在设置的打印时间点(包括初始
时间和结束时间)的物理量。
3.
边界通量或水头信息
会有时
变边界的统计,如实际蒸发
/
吸水,潜在蒸发
< br>/
吸水,
< br>累计实际蒸发
/
吸水等随时间变化图像
< br>
3.
参数图
即把例如
vG
模型和其参数化成图形
4.
时间步长和迭代信息演变
结果会反映时间步长的设置是否合理,建模收敛性是否良好。
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