HYDRUS-1D 简明手册
7. 输入模型控制信息 首先，在前处理窗口双击Main Processes，在弹出的对话框中输入模型的描述: a test model. 然后在Simulate 一栏中选中Root Water Uptake，表示想处理根系吸水问题。电击OK之后，前处理窗口将增加处理根系吸水的工具条。
图 6
下一步，是输入模型的几何信息和土层划分信息。在前处理窗口双击Geometry Information，在弹出的对话框中输入如图7所示的数据。
模型有2个土层 长度单位是cm 土壤剖面的深度是300 cm
图 7
接下来输入时间信息，在前处理窗口双击Time Information，会弹出一个对话框（图8）。
模拟30 d内的
变化
时间单位
时间步长上边界是随时间变化的，每天一组数据，共30组数据
信息 自动处理蒸腾量在每天24小时内的变化
图 8
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这个对话框中提供了一些灵活的选项来处理上边界条件的变化，下面简要加以说明： (1) 蒸腾量的每日周期变化
HYDRUS-1D 可以使用一个经验公式来处理每天24小时潜在蒸腾量的变化，设某天的潜在蒸腾量为Tp（例如用Pemman公式获取的, cm/d），则
其中Tp(t)是瞬时潜在蒸腾量，t为时间。模型假设早上6点之前以及晚上18点-24点的蒸腾量总和只占全天蒸腾量的1%。注意本例中蒸腾量的单位是 cm/d。 (2) 降水量的周期变化
如果在你的模型中降水量是周期性变化的，HYDRUS-1D也可以用一个公式来处理
其中P是周期?t内的平均降雨量。
(3) 使用气象数据
也可以在HYDRUS-1D中输入气象数据，它将自动利用这些数据计算潜在蒸散量ETp。可以选择FAO组织推荐的Penman-Monteith公式，也可以选择Hargreaves公式。这些公式需要辐射、气温、湿度之类的气象数据。
模型的另一个控制信息是对模拟结果的输出如何进行设置。在前处理窗口双击Print Information工具条，弹出一个对话框。本例中确定输出30组模拟结果，每天输出1组。
可以确定需要输出哪些时间点的结果 输出30组结果，每天1组
图 9
8. 水流模型——迭代计算参数
HYDRUS-1D是采用迭代法来处理非线性Richards方程的。在前处理窗口双击Water Flow- Iteration Criteria工具条，弹出一个设置迭代参数的对话框（图10）。迭代控制参数的设置具有高度的专业技术性，除非特别了解，一般可以使用默认值。如果模拟结果出现不收敛的情况，需要对最大迭代次数、迭代精度等参数进行调整，但是在缺乏经验的情况下很难操作。
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最多迭代次数 含水量迭代精度 压力水头迭代精度 增大步长迭代次数信号 缩小步长的迭代次数信号
步长增大比例 步长缩小比例
最小吸力间距 最大吸力间距
用于生成水分特征曲线的散点值
图 10
HYDRUS-1D 采用自动控制时间步长的方法来处理迭代的收敛性。对于每个时步，如果迭代次数太多，就缩小时间步长；如果没经过几次迭代就达到收敛精度，则适当增大时间步长。
9. 水流模型——土壤水力特性模型
水分特征曲线是非饱和土壤的重要物理性质，HYDRUS-1D提供了几种方法来处理与之有关的参数。在前处理窗口双击Water Flow- Soil Hydraulic Properties工具条，弹出一个设置水力特性模型的对话框（图11）。
单孔介质模型
双重介质模型
双重孔隙度 双重渗透性
主要在溶质运移问题中使用 吸湿和疏干滞后
过程模型
图 11
在一般情况下，选择单孔介质模型，并选择用van Genuchten-Mualem公式处理土壤的水力特性就可以了。
如果还要模拟溶质运移，可能需要考虑双重介质模型。双重介质在同一个点有两个孔隙度或两个渗透率，相当于两种介质的混杂。双重介质模型能够模拟这两种“介质”之间的水分和盐分交换。
10. 水流模型——土壤水分特征曲线
在前处理窗口双击Water Flow- Soil Hydraulic Parameters工具条，弹出一个设置水分特征曲线参数的对话框（图12）。
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本例中选择van Genuchten-Mualem公式处理水分特征曲线，
其中?, n, l均为控制因子。HYDRUS-1D软件中提供了一组土壤经验参数库，可供用户参考。本例中两层土壤的参数直接从数据库中调出：第1层对应Sandy loam，第二层对应sand。
细砂壤土 中砂 编号 ?r ?s ? (cm?1) n Ks (cm/d) l 土壤数据库
图 12
在输入参数时，请注意参数的单位。
11. 水流模型——边界条件
在前处理窗口双击Water Flow- Boundary Conditions工具条，弹出一个设置边界条件的对话框（图13）。
地面边界类型
定压力水头 定水分通量 大气边界, 可积水 大气边界,产流
变水头 变水头和通量 下端边界类型 定压力水头 定水分通量 变地下水位 变流量 自由下渗排水 渗出面 水平排水
初始条件 使用压力水头 使用含水量 大气边界 基于ETp和LAI 消光系数 最大积水厚度
图 13
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