【正文】 HYDRUS(2D/3D)天津城建大學(xué)模擬在變飽和介質(zhì)中水、熱、 復(fù)合溶質(zhì)的二和三維運動軟件包用戶手冊目 錄摘要HYDRUS圖形用戶界面介紹1. 項目管理和數(shù)據(jù)管理2. 項目幾何信息3. 水流參數(shù) 主要過程 反向求解 時間信息 輸出信息 迭代準則 土壤水力模型 水流參數(shù) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測 在導(dǎo)水率中各向異性 溶質(zhì)遷移 溶質(zhì)遷移參數(shù) 溶質(zhì)反應(yīng)參數(shù) 溶質(zhì)遷移參數(shù)溫度依賴 熱擴散參數(shù) 根系吸水模型 根系吸水參數(shù) 根系分布參數(shù) 時間變量邊界條件 人工濕地 邊界對象 點 線和折線 弧線和圓 曲線和樣條曲線 移動、復(fù)制、旋轉(zhuǎn)和鏡像操作 附件操作 表面 定義一個二維域的步驟 幾何正確定義幾個注意規(guī)則 內(nèi)部對象 打開 立體圖形 立方體分為土柱 立方體分為次層 在不同厚度矢量上次層不同厚度的各自特征 定義一個三維層域的步驟 厚度 輔助對象 尺寸 標(biāo)記 位圖（結(jié)構(gòu)） 橫斷面 網(wǎng)格線 對象其它注意事項 對象編號 對象間關(guān)系 對象間參考和寫一列Index規(guī)矩 從一文本文件輸入幾何5. 有限元網(wǎng)格 有限元網(wǎng)格創(chuàng)建 結(jié)構(gòu)的有限元創(chuàng)建 非結(jié)構(gòu)的有限元創(chuàng)建 有限元網(wǎng)格改良 有限元網(wǎng)格統(tǒng)計 有限元網(wǎng)格部分、初始與邊界條件 默認與特性 初始條件 邊界條件 域特性 結(jié)果圖形顯示 顯示選項 編輯Isoband值和彩色光譜 結(jié)果其它信息 轉(zhuǎn)化到ASCII 視圖窗口 屏幕和視圖命令 坐標(biāo)方格與工作面 伸縮因子 渲染模型 選項和編輯命令 彈出菜單 拖拉與放棄 部分 導(dǎo)航欄 編輯欄 工具欄 HYDRUS菜單 HYDRUS許可證與激活 請求準則 安裝、移到其它電腦 坐標(biāo)體系 在計算時期DOS窗口 可視文件參考文獻204Introduction to the HYDRUSGraphical User Interface(HYDRUS圖形用戶界面介紹)過去幾十年，模擬在地下水流和污染物遷移的復(fù)雜數(shù)值模型暴增，包括處理在土壤表面與地下水位之間非飽和或滲流區(qū)一和多維水流和遷移過程模型。盡管現(xiàn)在有豐富的精確模型可以利用，但它們主要問題是龐大的數(shù)據(jù)準備、數(shù)值網(wǎng)格設(shè)計與輸出圖解表示法限制了最優(yōu)使用，因此，多維模型廣泛使用使得創(chuàng)建、操作和顯示大數(shù)據(jù)文件變得簡單并且促進了數(shù)據(jù)管理間的互動。此技術(shù)將會使用者從冗長的人工數(shù)據(jù)處理解放出來，具體案例的實施會提高效率。為了避免或簡化二或三維應(yīng)用相對復(fù)雜輸入數(shù)據(jù)文件的準備和管理，以及圖形顯示最終模擬結(jié)果，我們研發(fā)了一個管理系統(tǒng)Windows99NT、ME、XP環(huán)境的交互式基于圖形用戶友好界面HYDRUS。直接連接此界面到計算準則。，并拓展它的能力到三維問題。附件信息到此用戶手冊，廣闊的上下文相關(guān)的在線幫助為圖形用戶界面(GUI)的部分。當(dāng)工作在任何窗口按F1按鈕或點擊幫助按鈕，用戶獲得關(guān)于窗口內(nèi)容信息。此外，在每一模塊使用SHIFT+F1幫助按鈕可用上下文相關(guān)的幫助。在此模塊，鼠標(biāo)光標(biāo)變?yōu)閹椭鈽?biāo)（一組合箭頭+問號），用戶可以選擇一需要幫助特定對象（如：菜單項，工具欄按鈕或其它特征）。在那點，將顯示一個幫助文件，給出關(guān)于用戶點擊項信息。除了計算模塊用FORTRAN寫外，用C++寫整個GUI。The HYDRUS Graphical User Interface為定義系統(tǒng)總的計算環(huán)境的主要程序單元。此主要模塊控制此程序執(zhí)行和決定特定應(yīng)用其它優(yōu)先模塊。此模塊包括項目管理和預(yù)處理、后處理單元。此預(yù)處理單元包括指定成功運行HYDRUS FORTRAN準則所有必要參數(shù)(模塊 H2D_CALC, H2D_CLCI, H2D_WETL ， H3D_CALC)，相對簡單的矩形和六面體遷移域的網(wǎng)格生成器，對于非結(jié)構(gòu)的有限元網(wǎng)格的一個網(wǎng)格生成器適合與更復(fù)雜的二維域，一個小的土壤水力特性目錄，和從紋理信息生成土壤水力特性的Rosetta Lite程序，在選擇觀測節(jié)點上特定變量的分布與時間，以及穿過特定類型邊界實際或累積的水流與溶質(zhì)通量。后處理單元也包括以等值線圖、網(wǎng)線密度、譜圖、速度矢量以及用等值線與譜圖制作方式呈現(xiàn)模擬結(jié)果選項。圖1顯示了HYDRUS圖用戶界面的主窗口，包括了它的主要組成，如：Menu（菜單）、Toolbars（工具欄）、View Window(視圖窗口)、Navigator Bar(導(dǎo)航欄)、Tabs（標(biāo)簽）、和Edit bar(編輯欄)。使用這些項貫穿于此整個用戶手冊。下面文本提供了一個圖形用戶界面所有主要成分詳細描敘。最后此用戶手冊目錄給出此菜單所有易理解的命令（表14）以及采取特定命令行動簡潔討論（表15）通過在線幫助可得到更詳細的描敘。通過打開項目管理（看章節(jié)1）開始新項目工作，并起個名字和簡短描敘此新項目。緊接著出現(xiàn)Geometry IMformation（幾何信息）對話框（圖6與7）（選擇此窗口也可從預(yù)處理菜單）。從程序此點通過的輸入文件輸進過程瀏覽用戶。用戶可能從菜單選擇特定的命令或允許界面通過選擇Next按鈕輸入的輸入數(shù)據(jù)過程引導(dǎo)他們。點擊Previous按鈕將返回用戶到以前窗口。在Navigator Bar（導(dǎo)航欄）中Data Tab安順序列出預(yù)處理與后處理過程命令和過程。在Edit Bar中綠色箭頭引導(dǎo)用戶對于一特定命令按順序或先前輸入過程。使用Toolbars和Menus，或Navigator 與Edit Bars，許多命令和過程可以選擇性的進入。 Manager and Data Management（項目管理人和數(shù)據(jù)管理）使用Project Manager（命令調(diào)用：FileProject Manager, Figs. 2 and 3)管理正存在的項目數(shù)據(jù)，和幫助定位、打開、復(fù)制、刪除、重命名所需項目或他們的輸入或輸出數(shù)據(jù)。Project代表用HYDRUS求解的任何特定問題。項目名字，項目簡短的描敘（），幫助定位一個特定問題。當(dāng)使用Temporary Working Directory （臨時工作目錄）項 (Fig. 4)時。當(dāng)選擇Permanent Working Directory（永久工作目錄）項時，僅包含輸入數(shù)據(jù)。（計算模塊使用）到一工作子目錄；通過計算模塊創(chuàng)建輸出數(shù)據(jù)送到同一文件夾。當(dāng)保存一個項目時，也包含輸出文件（計算模塊創(chuàng)建）(當(dāng)使用Temporary Working Directory （臨時工作目錄）項)。輸入和輸出文件可永久保存在外部工作目錄，或保存在此文件夾僅在計算期間(Fig. 4, 單選按鈕 Temporary – is deleted after closing the project and Permanent – result files are kept in this directory)。指定外部工作目錄的位置在Project Description (Fig. 4)和 Program Options對話框窗口 (Fig. 116)。Figure 2. The project Manager with the Project Groups tab.Project Manager給用戶在組織他們項目相當(dāng)大的自由。此項目被分組為在可訪問存儲器中任何位置可被代替的Project Groups (Fig. 2)（即：當(dāng)?shù)鼗蚓W(wǎng)絡(luò)硬盤）。Project Manager服務(wù)組織項目到用戶定義的邏輯組。每個項目組有自己的名字、描述和路徑(Figs. 2 and 5)。一個Project Group可以是任何存在的可理解的子目錄（文件夾）。安裝HYDRUS與兩個默認項目組2D_Tests 與3D_Tests一起，他們在HYDRUS3D 文件夾。此2D_Tests 與 3D_Tests包含二和三維問題檢測案例。我們建議用戶創(chuàng)建他們自己項目組(如： My_2D_Direct, My_2D_Inverse, 和 My_3D_Direct 項目組)，和保持提供的完整案例以備將來參考。用戶可以用標(biāo)準文件管理軟件復(fù)制項目組（或與同行和客戶端分享他們HYDRUS項目）之間項目，如：Windows Explorer（Windows 資源管理器）。（當(dāng)關(guān)閉使用的項目后單選按鈕臨時被刪除，）。當(dāng)永久保存臨時數(shù)據(jù)在工作目錄（即：單選按鈕永久結(jié)果文件被保存在此目錄，）。Figure 3. The Project Manager with the Projects tab用一個名字與一個簡潔的描述一個項目，此項目管理也顯示特定問題（類型）的規(guī)模，其過程涉及(W – water flow, S –solute transport, T – heat transport, R – root water uptake, Inv – Inverse problem)，項目尺寸（MB），當(dāng)創(chuàng)建此項目（Date）和無論結(jié)果是否存在（）時。此 Project Manager也可顯示Project 的圖形預(yù)演（）。Project Manager的命令列在表1。從Project Manager 對話框窗口的Project Tab獲得New與Rename命令 (Fig. 3)叫Project Information對話框窗口(Fig. 4)，包含項目的名字、描述以及關(guān)于Project Group（項目組）信息（名字、描述、路徑）到它的項目屬。也包括無論是否永久保存在外部目錄中的輸入與輸出數(shù)據(jù)的信息（此單選按鈕在關(guān)閉此項目后刪除臨時和保存在此目錄中永久結(jié)果文件，）。Figure 4. The Project Information dialog window　Figure 5. General description of the HYDRUS Project Group：Import and ExportImport HYDRUS2D Project可以轉(zhuǎn)換各自項目。第一次創(chuàng)建一新的Project時做，然后選擇以上命令并瀏覽用HYDRUS2D以前版本創(chuàng)建的項目位置。轉(zhuǎn)換老的項目的輸入數(shù)據(jù)到新的HYDRUS板式。當(dāng)需要修改或重新計算項目時，用HYDRUS新的版本可以看見老的項目的結(jié)果。Ｂ．用Project Manager（項目管理器）的 Convert（轉(zhuǎn)換）命令可以同時轉(zhuǎn)換復(fù)合的ＨＹＤＲＵＳ－２Ｄ項目。首先創(chuàng)建一個ＨＹＤＲＵＳ項目組文件夾，ＨＹＤＲＵＳ－２Ｄ放置在里面，并選擇在Project Manager的Project Tab中的 Show HYDRUS2D Projects項。然后選擇將要轉(zhuǎn)換的項目并點擊Project命令。使用ＨＹＤＲＵＳ圖形用戶界面（）或手工修改輸入文件來編輯輸入數(shù)據(jù)。在此情況，ＨＹＤＲＵＳ輸入文件需被保存在工作外部目錄中（HYDRUS Solver 的FileImport and ExportExport Data 命令發(fā)送這些），和從*.In Files用FileImport與ExportImport Input Data命令輸回到HYDRUS 文件 。Working Directory（工作目錄）是一個程序存儲臨時數(shù)據(jù)的文件夾。每一次打開項目有他自己的程序存儲工作目錄，例如：計算模塊的輸入文件且在那計算模塊寫輸出文件。當(dāng)保存一個項目時。當(dāng)關(guān)閉此項目時，此工作目錄被刪除。僅當(dāng)用戶選擇此項“Permanent – result files are kept in this directory” (Fig. 4)時，在關(guān)閉此項目后不刪除此工作目錄。在這種情況，臨時數(shù)據(jù)不復(fù)制到主項目文件。2. Projects Geometry Information（項目幾何信息）HYDRUS可以求解二和三維遷移域的水流、溶質(zhì)和熱遷移。在Geometry Information對話框中選擇幾何類型（）。在此對話框，用戶指定Type of Geometry（幾何類型）、Domain Definition（定義域）、Length Units（長度單位）和Initial Project Group（初始項目組）（遷移域近似尺寸）Figure 6. The Geometry Information dialog window (with 3D preview).Type of Geometry（幾何類型）：在用戶創(chuàng)建一個新項目后用戶碰見的第一個對話框窗口，必須指定是發(fā)生在二維還是三維遷移域的流動和遷移問題，二維流動與遷移可以發(fā)生在水平或垂直面，或在一軸對稱的準三維遷移域。當(dāng)選擇一個三維軸對稱的系統(tǒng)，z坐標(biāo)必須與系統(tǒng)的垂直軸一致。顯示選擇的2D或3D幾何的典型案例在對話框窗口的預(yù)覽部分。Figure 7. The Geometry Information dialog window (with 2D axisymmetrical preview).Domain Definition（定義域）：這部分允許用戶選擇有結(jié)構(gòu)的有限元網(wǎng)格簡單幾何、或有非結(jié)構(gòu)的有限元網(wǎng)格更普遍幾何。根據(jù)授權(quán)僅能使用簡單幾何。通過三條直線定義簡單的長方形域，一時域的底部二為兩邊，上邊界可能是也可能不是直的。注意：在這種情況，沿著上邊界線可能有變量x和z坐