1、用 HYDRUS-1D 模擬剖面變飽和度地下水流（簡(jiǎn)明手冊(cè)）王旭升中國(guó)地質(zhì)大學(xué) （ 北京 ）目錄1. 如何獲取 HYDRUS-1D 22. 版權(quán)聲明 23. 參考資料 24. HYDRUS-1D 的 WINDOWS界面 25. 設(shè)計(jì)模型 36. 使用 HYDRUS-1D 創(chuàng)建模型 47. 輸入模型控制信息 58. 水流模型迭代計(jì)算參數(shù) 69. 水流模型土壤水力特性模型 710. 水流模型土壤水分特征曲線(xiàn) 711. 水流模型邊界條件 812. 水流模型定水頭或通量邊界設(shè)置 913. 根系吸水吸水模型 914. 根系吸水水分脅迫參數(shù) 1015. 輸入可變邊界條件的信息 1016. 編輯土壤剖面使用

2、圖形界面 1117. 編輯土壤剖面使用表格 1318. 運(yùn)行模型 1419. 察看結(jié)果 1420. 輸出結(jié)果 14HYDRUS-1D 是一個(gè)共享專(zhuān)業(yè)軟件， 用于模擬一維變飽和度地下水流、 根系吸水、 溶質(zhì)運(yùn) 移和熱運(yùn)移。本手冊(cè)只介紹應(yīng)用 HYDRUS1D 模擬垂向剖面水流和根系吸水的操作方法。1. 如何獲取 HYDRUS-1DHYDRUS-1D 由位于歐盟捷克的 PC-Progress 工程軟件開(kāi)發(fā)公司發(fā)行，用戶(hù)可以登錄該公 司首頁(yè) : 。為了下載 HYDRUS-1D ，應(yīng)先注冊(cè)成為用戶(hù)，然后下載 Hydrus-1D 的安裝文件： H1D_4_14.exe 。這個(gè)文件對(duì)應(yīng)目前 HYDRUS-1

3、D 的最高版本。2. 版權(quán)聲明HYDRUS-1D 的作者為 :(1) J. Simunek, Department of Environmental Sciences, University of California Riverside, Riverside, California, USA.(2) M. Sejna, PC Progress, Prague, Czech Republic.(3) M.Th. van Genuchten, Department of Mechanical Engineering, Federal University of Rio de Janeiro, R

4、io de Janeiro, Brazil.感謝他們提供了一個(gè)如此精美而又免費(fèi)使用的專(zhuān)業(yè)軟件，幫助我們從事有關(guān)的科學(xué)和教 育工作。當(dāng)你運(yùn)行 H1D_4_14.exe 解壓文件后，會(huì)在您的電腦中產(chǎn)生一個(gè)安裝目錄，其中包含 Setup.exe 可執(zhí)行文件。運(yùn)行這個(gè)文件即可安裝HYDRUS-1D 軟件。當(dāng)您安裝 HYDRUS-1D 時(shí)，象安裝其它軟件一樣，會(huì)出現(xiàn)一個(gè)許可協(xié)議，從中可知本共 享軟件也受到美國(guó)法規(guī)的保護(hù)。3. 參考資料HYDRUS-1D 安裝之后，在軟件運(yùn)行目錄下有 HYDRS-1D Manual.pdf 文件。從這個(gè)文件 您可以了解到 HYDRUS-1D 的一些技術(shù)細(xì)節(jié)，如水流、溶質(zhì)運(yùn)

5、移、熱流的方程、一些處理專(zhuān) 門(mén)問(wèn)題的模型、輸入輸出文件等等。有一個(gè) Examples 目錄，包含大量的模擬算例可供參考。 用戶(hù)還可以參考以下文獻(xiàn)：? ?im?nek, J., M. Th. van Genuchten, and M. ?ejna, Development and applications of the HYDRUS and STANMOD software packages, and related codes, Vadose Zone Journal, doi:10.2136/VZJ2007.0077, Special Issue ” Vadose Zone Modeling

6、 ”, 7(-26)0, 05,8 27008.? Jacques, D., J. ?im?nek, D. Mallants, and M. Th. van Genuchten, Modeling coupled hydrological and chemical processes: Long-term uranium transport following mineral phosphorus fertilization, Vadose Zone Journal, doi:10.2136/VZJ2007.0084, Special Issue” Vadose Zone Modeling -

7、7”11, 72(020),8 6. 98? ?im?nek, J. and M. Th. van Genuchten, Modeling nonequilibrium flow and transport with HYDRUS, VadoseZone Journal, doi:10.2136/VZJ2007.0074, Special Issue” Vadose Zone Modelin-7g97, ”20,0 78(.2 ), 782這些文獻(xiàn)都可以從 下載。4. HYDRUS-1D 的 WINDOWS 界面運(yùn)行 HYDRUS-1D ，可以看到一個(gè) Windows 的界面如下：圖1 所有的

8、前后處理在界面中一目了然，左邊是前處理工具，右邊是后處理工具。其中前處 理的各項(xiàng)功能如下圖所示。模擬內(nèi)容選項(xiàng) 幾何形狀參數(shù)及剖面方式 時(shí)間信息 輸出方式 水流 水流 水流 水流迭代求解控制參數(shù) 土壤水分特征模型 土壤水分特征曲線(xiàn)參數(shù) 邊界條件溶質(zhì)運(yùn)移 溶質(zhì)運(yùn)移 溶質(zhì)運(yùn)移 溶質(zhì)運(yùn)移 根系吸水 根系吸水一般信息 運(yùn)移參數(shù) 化學(xué)反應(yīng)參數(shù) 邊界條件 模型 水分脅迫函數(shù)可隨時(shí)間變化的邊界條件 土壤剖面 圖形界面 土壤剖面 數(shù)據(jù)列表圖25. 設(shè)計(jì)模型在使用 HYDRUS-1D 之前，您需要對(duì)飽和 -非飽和水流模擬的基本原理有所了解，并設(shè)計(jì) 出自己想做的模型，準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)。一個(gè)剖面水流模型通常包含以下幾個(gè)要素

9、：(1) 土壤剖面從地面算起的深度，準(zhǔn)備模擬那個(gè)時(shí)間段的水分變化。(2) 土壤分幾層，每層土壤的滲透性參數(shù)和水分特征曲線(xiàn)是怎樣的。(3) 根系是怎么分布的。(4) 是否已經(jīng)確定地面降雨入滲、蒸發(fā)蒸騰的信息，特別是它們隨時(shí)間的變化。(5) 是否已經(jīng)確定剖面底部的狀態(tài)屬于哪種類(lèi)型的邊界條件。面是一個(gè)參考模型的設(shè)計(jì)圖.51.51根系層E0時(shí)間1.細(xì)砂壤初始潛水面2.中砂隔水底板圖36. 使用 HYDRUS-1D 創(chuàng)建模型打開(kāi) HYDRUS-1D 軟件，選擇 ”菜”單，新建一個(gè)模型。在 name 一欄中輸入本模型的名 稱(chēng)”test”，更改模型存放的目錄。圖4需要注意的是， HYDRUS-1D 模型本身

10、在計(jì)算機(jī)中就表現(xiàn)為一系列的輸入輸出文件， 它們 存放在與模型名稱(chēng)一致的目錄中。本例中，軟件會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)名稱(chēng)為”test”的目錄，而 ”CATOOLSHYDR1DProjects ”中除了 test 目錄之外，還有一個(gè) test.h1d 文件。這是一個(gè)模 型項(xiàng)目 (project) 文件，告訴軟件下次到哪里去尋找模型。模型創(chuàng)建之后， 會(huì)顯示前處理和后處理窗口 (圖 5)。由于是新模型， 還沒(méi)有任何模擬結(jié)果， 所以后處理窗口是空白的。HYDRUS-1D 簡(jiǎn)明手冊(cè)圖57. 輸入模型控制信息 首先，在前處理窗口雙擊 Main Processes，在彈出的對(duì)話(huà)框中輸入模型的描述 : a test mo

11、del.然后在 Simulate 一欄中選中 Root Water Uptake ，表示想處理根系吸水問(wèn)題。電擊 OK 之后， 前處理窗口將增加處理根系吸水的工具條。圖6下一 步，是輸入模型 的幾何 信息和 土層劃分 信息。在前處 理窗口雙 擊 Geometry Information ，在彈出的對(duì)話(huà)框中輸入如圖 7 所示的數(shù)據(jù)。模型有 2 個(gè)土層長(zhǎng)度單位是 cm土壤剖面的深度是 300 cm圖7接下來(lái)輸入時(shí)間信息，在前處理窗口雙擊 Time Information ，會(huì)彈出一個(gè)對(duì)話(huà)框（圖 8）。時(shí)間單位上邊界是隨時(shí)間30變化的，每天一 組數(shù)據(jù)，共 組數(shù)據(jù)模擬 30 d 內(nèi)的變化時(shí)間步長(zhǎng)信息自

12、動(dòng)處理蒸騰量在每天24 小時(shí)內(nèi)的 變化HYDRUS-1D 簡(jiǎn)明手冊(cè) 圖8 這個(gè)對(duì)話(huà)框中提供了一些靈活的選項(xiàng)來(lái)處理上邊界條件的變化，下面簡(jiǎn)要加以說(shuō)明：(1) 蒸騰量的每日周期變化 HYDRUS-1D 可以使用一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)處理每天 24 小時(shí)潛在蒸騰量的變化， 設(shè)某天的潛在蒸騰量為 Tp (例如用 Pemman 公式獲取的 , cm/d )，則其中 Tp(t)是瞬時(shí)潛在蒸騰量， t為時(shí)間。模型假設(shè)早上 6點(diǎn)之前以及晚上 18 點(diǎn)-24點(diǎn)的蒸騰量 總和只占全天蒸騰量的 1%。注意本例中蒸騰量的單位是cm/d。(2) 降水量的周期變化如果在你的模型中降水量是周期性變化的， HYDRUS-1D 也可以

13、用一個(gè)公式來(lái)處理其中 P 是周期 t 內(nèi)的平均降雨量。(3) 使用氣象數(shù)據(jù)也可以在 HYDRUS-1D 中輸入氣象數(shù)據(jù)，它將自動(dòng)利用這些數(shù)據(jù)計(jì)算潛在蒸散量ETp 。可以選擇 FAO 組織推薦的 Penman-Monteith 公式，也可以選擇 Hargreaves 公式。這些公式需 要輻射、氣溫、濕度之類(lèi)的氣象數(shù)據(jù)。模型的另一個(gè)控制信息是對(duì)模擬結(jié)果的輸出如何進(jìn)行設(shè)置。在前處理窗口雙擊 Print30組模擬結(jié)果，每天輸出 1 組。Information 工具條，彈出一個(gè)對(duì)話(huà)框。本例中確定輸出可以確定需要輸出哪些時(shí)間點(diǎn)的結(jié)果輸出 30 組結(jié)果，每天 1 組圖98. 水流模型迭代計(jì)算參數(shù)HYDRUS

14、-1D 是采用迭代法來(lái)處理非線(xiàn)性 Richards方程的。在前處理窗口雙擊 Water FlowIteration Criteria 工具條，彈出一個(gè)設(shè)置迭代參數(shù)的對(duì)話(huà)框(圖10)。迭代控制參數(shù)的設(shè)置具有高度的專(zhuān)業(yè)技術(shù)性，除非特別了解，一般可以使用默認(rèn)值。如果模擬結(jié)果出現(xiàn)不收斂的情況，需要對(duì)最大迭代次數(shù)、迭代精度等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，但是在缺乏經(jīng)驗(yàn)的情況下很難操作。最多迭代次數(shù) 含水量迭代精度 壓力水頭迭代精度增大步長(zhǎng)迭代次數(shù)信號(hào) 縮小步長(zhǎng)的迭代次數(shù)信號(hào) 步長(zhǎng)增大比例 步長(zhǎng)縮小比例圖 10最小吸力間距最大吸力間距HYDRUS-1D 采用自動(dòng)控制時(shí)間步長(zhǎng)的方法來(lái)處理迭代的收斂性。對(duì)于每個(gè)時(shí)步，如果 迭

15、代次數(shù)太多，就縮小時(shí)間步長(zhǎng)；如果沒(méi)經(jīng)過(guò)幾次迭代就達(dá)到收斂精度，則適當(dāng)增大時(shí)間步 長(zhǎng)。單孔介質(zhì)模型單孔介質(zhì)模型雙重介質(zhì)模型雙重孔隙度雙重滲透性雙重介質(zhì)模型雙重孔隙度雙重滲透性吸濕和疏干滯后過(guò)程模型吸濕和疏干滯后過(guò)程模型圖 119. 水流模型土壤水力特性模型 水分特征曲線(xiàn)是非飽和土壤的重要物理性質(zhì)， HYDRUS-1D 提供了幾種方法來(lái)處理與之有 關(guān)的參數(shù)。 在前處理窗口雙擊 Water Flow- Soil Hydraulic Properties 工具條， 彈出一個(gè)設(shè)置水力 特性模型的對(duì)話(huà)框（圖 11）。在一般情況下，選擇單孔介質(zhì)模型，并選擇用 van Genuchten-Mualem 公式處

16、理土壤的水 力特性就可以了。如果還要模擬溶質(zhì)運(yùn)移，可能需要考慮雙重介質(zhì)模型。雙重介質(zhì)在同一個(gè)點(diǎn)有兩個(gè)孔隙 度或兩個(gè)滲透率，相當(dāng)于兩種介質(zhì)的混雜。雙重介質(zhì)模型能夠模擬這兩種“介質(zhì)”之間的水 分和鹽分交換。10. 水流模型土壤水分特征曲線(xiàn) 在前處理窗口雙擊 Water Flow- Soil Hydraulic Parameters 工具條，彈出一個(gè)設(shè)置水分特征曲線(xiàn)參數(shù)的對(duì)話(huà)框（圖 12）。本例中選擇 van Genuchten-Mualem 公式處理水分特征曲線(xiàn)，其中 , n, l 均為控制因子。 HYDRUS-1D 軟件中提供了一組土壤經(jīng)驗(yàn)參數(shù)庫(kù)，可供用戶(hù)參考。 本例中兩層土壤的參數(shù)直接從數(shù)據(jù)庫(kù)

17、中調(diào)出：第 1 層對(duì)應(yīng) Sandy loam，第二層對(duì)應(yīng) sand。細(xì)砂壤土中砂圖 12在輸入?yún)?shù)時(shí)，請(qǐng)注意參數(shù)的單位。11. 水流模型邊界條件 在前處理窗口雙擊 Water Flow- Boundary Conditions 工具條，彈出一個(gè)設(shè)置邊界條件的對(duì) 話(huà)框（圖 13）。地面邊界類(lèi)型定壓力水頭定水分通量大氣邊界 , 可積水大氣邊界 ,產(chǎn)流變水頭變水頭和通量下端邊界類(lèi)型定壓力水頭定水分通量變地下水位變流量自由下滲排水滲出面水平排水初始條件使用壓力水頭使用含水量大氣邊界基于 ETp 和 LAI消光系數(shù)最大積水厚度圖 13上邊界條件有 6 種類(lèi)型，下邊界條件有 8 種類(lèi)型。邊界類(lèi)型的確定需要

18、考慮實(shí)際條件， 在本算例中，上邊界選擇大氣邊界條件，在降雨量很大時(shí)地表可以產(chǎn)生積水。植被蒸騰量和 土壤蒸發(fā)量分開(kāi)處理， HYDRUS-1D 推薦使用一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)把潛在蒸散量分割為蒸騰潛力和 土壤蒸發(fā)潛力：其中 ETp 為潛在蒸散量(可以使用 Penman-Monteith 公式處理氣象數(shù)據(jù)得到 , cm/d)， Tp 為潛 在蒸騰量 (cm/d) ， Ep為土壤潛在蒸發(fā)量 (cm/d)， LAI 是葉面積指數(shù)， k 為消光系數(shù)，取決于太 陽(yáng)角度、植被類(lèi)型及葉片空間分布特征。 SCF 是一個(gè)中間參數(shù)，即土壤覆蓋度 (Soil cover fraction) 。在闊葉植被發(fā)育的情況下，消光系數(shù)的

19、經(jīng)驗(yàn)值為k=0.5-0.75。12. 水流模型定水頭或通量邊界設(shè)置 如果邊界條件中包含定水頭或定通量的邊界，則在前處理窗口雙擊 Water Flow- ConstantBC 工具條，彈出一個(gè)設(shè)置邊界數(shù)據(jù)的對(duì)話(huà)框。 本算例模型中，下邊界為定流量邊界，實(shí)際上就是隔水邊界，因此直接輸入 0 即可。13. 根系吸水吸水模型 在前處理窗口雙擊 Root Water Uptake- Models 工具條， 彈出一個(gè)處理根系吸水模型的對(duì)話(huà) 框(圖 14 )。水分脅迫模型補(bǔ)償吸水域值臨界濕潤(rùn)度)鹽分脅迫模型根系吸鹽模型圖 14HYDRUS-1D 使用水分脅迫和鹽分脅迫模型處理根系的吸水。 對(duì)于水分脅迫模型，

20、計(jì)算公 式為其中 Tp 是潛在蒸騰量 (cm/d) ，Ta 是實(shí)際蒸騰量 (cm/d)，S(x)是吸水強(qiáng)度函數(shù) (cm/(cm.d) ，注意 x 坐標(biāo)實(shí)際表示深度 )， ( h)是水分脅迫函數(shù)， h 為土壤壓力水頭 (cm)， b(x)是根系吸水分配(密 度)函數(shù)， LR為根系層的深度。 水分脅迫函數(shù)有 2種經(jīng)驗(yàn)表示方法， 即 Feddes模型和 S-Shape 模型。 Feddes模型是一個(gè)梯形函數(shù)， 只需要知道 h值。而 S-Shape模型把水分脅迫和葉片氣孔 的壓力水頭聯(lián)系起來(lái)，需要知道氣孔壓力水頭的數(shù)值 h 。HYDRUS-1D 簡(jiǎn)明手冊(cè) 土壤的濕潤(rùn)度可以表示為T(mén)a /Tp(h,x)b

21、(x)dx (2.22)LR 但是如果直接用這種方法來(lái)計(jì)算實(shí)際蒸騰量有一定的問(wèn)題。植被其實(shí)可以調(diào)節(jié)不同深度的水 分脅迫響應(yīng)特征；某個(gè)深度土壤干燥吸不上水，植被可以加大在比較濕潤(rùn)的土層的吸水量， 以補(bǔ)償不足。這種現(xiàn)象稱(chēng)為補(bǔ)償吸水。為了模擬根系補(bǔ)償吸水， HYDRUS-1D 提供了一種簡(jiǎn)化的模型， 即如果濕潤(rùn)度高于某個(gè)臨 界值 ( c)，植被根系可以通過(guò)補(bǔ)償機(jī)制充分吸水達(dá)到潛在蒸騰量。如果濕潤(rùn)度低于這個(gè)臨界值，補(bǔ)償機(jī)制受到抑制，發(fā)生整體的水分脅迫，根系吸水總量將低于潛在蒸騰量，并正比于 濕潤(rùn)度。如果不考慮這種補(bǔ)償吸水機(jī)制，可以令c =1。14. 根系吸水水分脅迫參數(shù)在前處理窗口雙擊 Root Wa

22、ter Uptake- Water Stress Reduction 工具條，彈出一個(gè)處理水分 脅迫參數(shù)的對(duì)話(huà)框(圖 15)。本算例中直接從數(shù)據(jù)庫(kù)中調(diào)入Wheat 的經(jīng)驗(yàn)值。=1=0脅迫函數(shù)=0吸水強(qiáng)度(cm/d)r2Hr2LP3 P2L P2H Popt P0壓力水頭 (pressure head, cm)P3P2LP2H Popt P0壓力水頭 (pressure head, cm)兩個(gè)臨界吸水強(qiáng)度數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)兩個(gè)臨界吸水強(qiáng)度圖 15 根系水分脅迫 Feddes 模型參數(shù)15. 輸入可變邊界條件的信息 在前處理窗口雙擊 Variable Boundary Conditions 工具條， 彈

23、出一個(gè)處理時(shí)間序列數(shù)據(jù)的對(duì) 話(huà)框(圖 16)。本算例中，在步驟 (11)中已經(jīng)把地面處理大氣邊界，同時(shí)又選擇使用消光系數(shù)法劃分植被 蒸騰和土面蒸發(fā)，因此需要輸入每天的降水、潛在蒸散量、葉面積指數(shù)等數(shù)據(jù)。還有一個(gè)需要輸入的數(shù)據(jù)是最小壓力水頭值，即地面土壤達(dá)到最干燥狀態(tài)時(shí)的壓力水頭。 從理論上講，當(dāng)土壤十分干燥時(shí)，吸力很大，而液態(tài)孔隙水的壓強(qiáng)很小，與空氣濕度保持平 衡關(guān)系，因此有其中 hA為最小壓力水頭， Hr 為空氣絕對(duì)濕度， RT/Mg 為空氣的摩爾氣體常數(shù)。空氣濕度雖然 可以通過(guò)氣象數(shù)據(jù)得到，但這里公式需要的是近地面的空氣濕度。一般情況下，取飽和水汽 濕度是可取的， 因?yàn)?2 cm 深度以下

24、土壤空氣的濕度往往都是飽和的， 只不過(guò)隨溫度發(fā)生變化。，再換算成壓HYDRUS-1D 簡(jiǎn)明手冊(cè) 因此，可以根據(jù)近地面氣溫的變化來(lái)推算地表土壤的空氣濕度(飽和水汽濕度) 力水頭。 HYDRUS-1D 中需要輸入的是最小壓力水頭的絕對(duì)值，缺省值為hCritA=| hA|=106 cm=10 4 m這個(gè)數(shù)值只會(huì)對(duì)土壤蒸發(fā)起作用。 HYDRUS-1D 建議： hCritA 所對(duì)應(yīng)的土壤含水量應(yīng)該至少 比殘余含水量大 0.005，在模擬根系吸水的情況下， hA 還應(yīng)該低于圖 15 中的 P3。否則(hAP3)， 當(dāng)根系吸水的臨界值壓力水頭 (P3)和地面蒸發(fā)的最小壓力水頭(hA) 滿(mǎn)足時(shí) ,會(huì)導(dǎo)致回流

25、(inflow)現(xiàn)象，這是不合理的。除非存在特別干燥的情況，模型一般不需要仔細(xì)處理這些問(wèn)題。量通3.52.51.50.5降水量 (cm/d)LAIETp(cm/d)9 13 17 21 25 29Time (d)圖 16表1時(shí)間(d)降水量(cm/d)ETp (cm/d)hCritA(cm)LAI時(shí)間(d)降水量(cm/d)ETp (cm/d)hCritA(cm)LAI100.51000002.11600.41000002.1200.61000002.11700.61000000.3300.41000002.21800.71000000.3400.51000002.21900.71000000

26、.3500.51000002.22000.71000000.3600.51000002.22100.71000000.3700.31000002.32200.61000000.380.70.11000002.32300.51000000.3900.41000002.3240.30.21000000.31000.51000002.3252.30.11000000.31100.61000002.2261.10.11000000.31200.41000002.2270.50.11000000.31330.11000002.22800.41000000.31400.51000002.12900.710

27、00000.3150.50.21000002.13000.71000000.3數(shù)據(jù)可以先在 Excel 中準(zhǔn)備好，如表 1。這些數(shù)據(jù)可以拷貝到圖 16 的電子表格中。這些 數(shù)據(jù)顯示的降水量、蒸散潛力和葉面積指數(shù)變化特征如圖 16 右圖所示。在第 17 日由于莊稼 收割，葉面及指數(shù)大幅度下降。16. 編輯土壤剖面使用圖形界面 在前處理窗口雙擊 Soil Profile- Graphical Editor 工具條，程序?qū)棾鲆粋€(gè)處理土壤剖面的 軟件(圖 17)。這個(gè)圖形軟件的使用比較簡(jiǎn)單，我們需要注意的是在Conditions 菜單下面有很多子菜單，包含處理各種問(wèn)題的功能菜單。首先要做的事情，是確

28、定把土壤剖面離散化為多少個(gè)節(jié)點(diǎn)。本算例土壤模型深度為3 m，我們希望節(jié)點(diǎn)間距達(dá)到 1 cm，因此需要 301 個(gè)節(jié)點(diǎn)。選擇菜單 Conditions/ Pro，在下拉工具 條中把 Number 修改為 301 。ConditionsProMaterial DistributionRoot DistributionScaling factorInitial ConditionsSubregionsObservation PointsConditions 菜單剖分節(jié)點(diǎn)土壤巖性分層根系分布尺度因子初始條件子區(qū)分布觀察點(diǎn)土壤剖面分31 個(gè)節(jié)點(diǎn)， 節(jié)點(diǎn)間距 為 10 cm圖 17接下來(lái)，確定土層的分布，

29、本模型有 2 個(gè)土層。缺省的土層編號(hào)為index=1 ，就是圖 12中的細(xì)砂壤土層。選擇菜單 Conditions/ Material Distribution ，在下拉工具條中使用 Editcondition ，把下部土壤層設(shè)置index=2，這個(gè)土層編號(hào)為 2，實(shí)際上就是圖 12 中的中砂層。1. 點(diǎn)擊工具條2.在剖面底部點(diǎn)擊鼠標(biāo) 左鍵再放開(kāi)， 從下往上 移動(dòng)鼠標(biāo)， 選定土層范 圍，然后再點(diǎn)擊鼠標(biāo)左 鍵，修改土層編號(hào)Conditions Material Distribution右下角是鼠標(biāo)所在 的 z 坐標(biāo)高度設(shè)置 2 層土 壤巖性編HYDRUS-1D 簡(jiǎn)明手冊(cè)圖 18再就是確定根系隨深

30、度的分布， 根系分布函數(shù) b(x)是一個(gè)很特殊的函數(shù)， 它滿(mǎn)足以下條件LRMb(x)dx 1bn z0n 1其中 LR 為根系層厚度 , x 是深度； z 是節(jié)點(diǎn)間距， bn 是每個(gè)間距中的根系分布函數(shù)值， M 是 根系層占節(jié)點(diǎn)數(shù)。本算例中根系層的厚度為 1 m，假設(shè)根系分布函數(shù)為線(xiàn)性，并有b(x) 2x , x 1容易證明上式滿(mǎn)足積分為 1 的條件。設(shè)置方法為，選擇菜單 Conditions/ Root Distribution ，在 在下拉工具條中使用 Edit condition ，劃定根系層范圍 (100 cm) ，把頂部數(shù)值設(shè)置為 0，底部數(shù) 值設(shè)置為 2，讓程序自動(dòng)進(jìn)行線(xiàn)性差值。使用工具條使用工具條函數(shù)ConditionsRoot Distribution圖 19下一步處理初始條件， 選擇菜單 Conditions/ Initial Condition 。本算例中初始地下水位高于 底板 100 cm，假設(shè)土壤剖面初始狀態(tài)是靜力平衡態(tài)，則模型底部的壓力水頭為+100 cm，地面的壓力水頭為 200 cm。使用