HYDRUS-1D/2D/3D建模全流程：从土壤物理原理、水-汽-热-盐耦合模拟到参数反演与多维应用（污染迁移、根系吸水、农田管理）等

HYDRUS是由国际知名土壤学家Rien van Genuchten 和 Jirka Šimůnek 等人开发的一款基于Windows平台的环境土壤物理模拟软件。该软件能够模拟一维和多维非饱和多孔介质中的水流、溶质运移、根系吸水与养分吸收以及热量传输，并提供多种扩展模块，功能强大、界面友好、操作灵活，已在环境科学、水文地质、农业与水利等领域得到广泛应用，深受全球学者推崇。

本次内容讲解HYDRUS模型的基本原理与建模方法，涵盖从土壤物理基础到 HYDRUS-1D/2D/3D 的建模与实践。

1. 土壤物理与模型原理：介绍HYDRUS的整体框架与土壤物理基础，包括土壤水分运动、溶质运移、热量传输等基本理论，以及关键参数、边界条件与初始条件的设定方法

2. HYDRUS-1D建模与参数反演：如何在一维模式下建立水流、溶质运移以及水–汽–热–盐耦合模型，重点介绍 参数反演方法，结合实验案例（如单步出流实验、农田根系吸水实验等）进行操作演示

3. HYDRUS-(2D/3D)扩展与应用：重点介绍二维和三维情境下的应用，包括胶体携带污染物迁移、污染源泄漏模拟、沟灌与根系吸水模型，以及三维场景下的污染羽扩散与土壤污染物淋洗等典型案例

内容不仅涉及 HYDRUS 的核心功能，还将介绍大部分扩展模块（除Slope Cube和Slope Classic外），并通过案例分析+上机实践的形式，帮助快速掌握建模思路与操作技巧。

通过学习具备能力：熟练掌握 HYDRUS-1D/2D/3D 的建模步骤；能够独立开展水文过程模拟、溶质运移与热量传输研究；能够运用HYDRUS模型解决农田水分与养分管理、污染物迁移路径预测、污染场地风险评估等实际问题。

适合土壤学、地下水科学、环境科学与工程、水文与水资源、农田灌溉、水利科学等相关学科的学习、科研和工程技术人员参考与交流。

专题一 土壤物理（土壤水流、溶质运移、热量传输）原理

1、土壤水流

①土壤物理性质与水势

②土壤水分特征曲线

③饱和与非饱和土壤中的水流

④土壤水分运动基本方程与水力学参数的缩放

⑤滞后现象与根系吸水

⑥初始条件与边界条件的设置

2、溶质运移

①土壤溶质的迁移与转化形式

②对流弥散方程及平衡吸附模型

③线性与非线性吸附过程

④双点位化学平衡吸附模型

⑤胶体运移（双动力学点位模型和经典渗透理论）

⑥双孔隙度/双渗透率模型

3、热量传输

①土壤热学性质与热通量

②热量传输基本方程

③初始条件和边界条件

④土壤温度的周期性变化

专题二 Hydrus软件介绍

1、HYDRUS发展历程和主要应用领域

2、软件界面与核心功能

2、附加模块介绍（含5.05版的新特征与新功能）

专题三 案例分析与实践

1、基础建模案例

①单层土壤积水入渗模型

②单层土壤稳态流模型

③多层土壤瞬态流与根系吸水模型

2、参数反演应用

①单步出流实验

②番茄农田根系吸水实验

③示踪剂、污染物与胶体迁移穿透曲线拟合

3、二维建模案例

①沟灌与根系吸水模型

②污染源跑冒滴漏与偷排场景（定水头/定通量、变水头/通量）

③污染羽垂向–横向复合迁移模拟

4、三维建模案例

①土壤污染物淋洗层状模型

②废渣淋溶过程模拟

5、水–汽–热–溶质多过程联动建模

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