从原理到实践：HYDRUS-1D/2D/3D 建模技术与应用案例实操培训大纲
培训对象
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高校与科研院所人员： 从事农业水资源管理、土壤物理、环境科学、水文地质、生态学等相关领域研究的师生。
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行业技术人员： 各地水利、环保、自然资源部门的规划与管理人员，设计院的工程师。
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企业从业人员： 从事污染场地修复、灌溉系统设计、环境影响评价的技术骨干。
培训目标
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夯实理论基础： 深入理解非饱和带土壤水分运动和溶质运移的基本原理，掌握Richards方程和对流-弥散方程的核心概念。
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熟练软件操作： 精通HYDRUS-1D及HYDRUS 2D/3D的建模流程，包括几何构建、参数设置、网格划分与结果可视化。
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解决实际问题： 能够独立运用HYDRUS模拟农田灌溉、污染物迁移、地下水补给、盐分累积及根系吸水等典型场景。
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提升科研能力： 掌握参数反演（逆推）方法，学会处理实测数据并验证模型，为撰写高水平论文和科研报告提供技术支持。
培训内容介绍
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土壤物理学基础与模型理论精讲
系统回顾非饱和带土壤水势组成、水分特征曲线（VG模型）及水力传导度理论。深入解析HYDRUS核心算法，包括Richards方程控制下的水流运动以及对流-弥散方程（CDE）控制下的溶质/热运移过程。
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软件界面与前后处理操作
详细讲解HYDRUS图形用户界面（GUI）的布局与功能。从项目管理、几何尺寸设定、时间步长控制到输出结果设置，全方位掌握前处理与后处理的各项基本操作。
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边界条件与初始条件设定技巧
结合实际物理场景，讲解各类边界条件的适用场景（如大气边界、自由排水、定水头、 seepage face等）。重点教授如何处理降雨、蒸发、灌溉等动态变化的边界条件，以及如何根据实测数据插值设定初始条件。
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土壤水力参数数据库与参数反演（逆推）
介绍内置的土壤水力参数库，学习如何根据土壤质地初步选取参数。重点讲解基于实测水分或浓度数据，利用Levenberg-Marquardt算法进行参数反演（逆推求参）的步骤与注意事项。
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根系吸水与作物生长耦合模拟
深入讲解Feddes模型等根系吸水模型，模拟作物在不同水势胁迫下的吸水速率。探讨如何将HYDRUS与简单作物生长模型耦合，分析水分胁迫对作物产量的影响。
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非均匀流与优先流模拟
针对大孔隙、裂隙等 preferential flow现象，介绍HYDRUS中的双重孔隙/双重渗透率模型。学习如何设置两域之间的质量交换系数，模拟绕过基质快速下渗的水流过程。
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反应性溶质运移与污染物迁移转化
模拟污染物在土壤中的运移过程，包括吸附（线性、Freundlich、Langmuir等温线）、降解（一阶降解、零阶生产）及链式衰变。结合实际案例，讲解重金属、农药及氮素（铵态氮、硝态氮）的迁移转化模拟。
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热运移与温度效应模拟
讲解土壤中热传导与对流传热过程，模拟地温变化。探讨温度梯度对土壤水分运动及溶质运移参数的影响机制。
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HYDRUS-2D/3D 几何建模与网格剖分
针对二维和三维问题，学习如何绘制或导入复杂的几何边界（如沟灌、滴灌、地下排污等）。掌握非结构化网格的生成、加密与质量检查技巧，平衡计算精度与效率。
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典型应用场景案例分析（一）：农田水盐运移
选取典型灌区案例，模拟膜下滴灌条件下土壤水分分布及盐分累积过程。分析不同灌溉制度与铺膜方式对根区盐分淋洗与积累的长期影响。
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典型应用场景案例分析（二）：地下水补给与污染物迁移
针对垃圾填埋场或工业场地，模拟包气带中污染物淋滤下渗过程，评估其对浅层地下水的潜在污染风险。计算不同防渗层设计下的穿透时间。
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模型校准、验证与不确定性分析
讲解模型校准的标准化流程，如何利用均方根误差（RMSE）、决定系数（R²）等指标评价模型精度。初步介绍基于参数敏感性分析的不确定性量化方法，提升模型结果的可靠性
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