HYDRUS_2D：二维土壤水流模拟器的中文使用指南

Hydrus-2D是一款专门用于模拟地下滴灌系统中土壤水流及溶质二维运动的有限元计算软件，由李道西开发。它基于修正的Richards方程，考虑了作物根系的吸水作用，适用于二维或轴对称三维等温饱和-非饱和达西水流模型，但忽略了空气对水流的影响。程序设计灵活，支持各种边界条件，如定水头、变水头、流量给定、渗水、自由排水、大气边界和排水沟等，同时允许处理不规则形状的区域和非均匀土壤。 在数值求解方面，Hydrus-2D采用伽辽金线状有限元方法对控制方程进行离散化，并采用隐式差分法处理时间步进，通过迭代法将非线性方程组线性化。对于非饱和土壤的水力特性，它采用VG模型，结合Scott[1983]和Kool与Parker[1987]的经验模型，通过比例程序调整用户的水力传导曲线与参考土壤特性，以实现精确模拟。 程序由七个核心模块组成：HYDRUS2D是主程序，负责管理整个计算流程，用户可选择模拟类型（如水流、溶质迁移、热迁移）并设置边界条件和参数。ProjectManager模块用于项目管理和数据管理，支持工程的创建、编辑和保存。GEOMETRY模块则是图形用户界面，用户可以通过鼠标或键盘绘制不规则的水流区域，边界可以是直线、圆形、弧线或其他曲线形式，同时支持导入外部几何数据。 在运行过程中，Hydrus-2D能输出详细的土壤水力特性曲线、随时间变化的含水率或负压水头曲线，以及边界处的实际或累计水通量。此外，它还提供了质量平衡信息和逆向优化结果，有助于用户深入理解地下水动力学和作物水分利用情况。这款工具对于水资源管理、农业灌溉和土壤科学研究具有重要意义，极大地提升了模拟和决策的精度与效率。