HYDRUS v5 2025 شبیه‌سازی جریان آب، انتقال املاح و گرما

HYDRUS نرم افزاری برای تحلیل دقیق فرآیندهای هیدرولیکی و شبیه‌سازی جریان آب، حرارت و مواد محلول در محیط‌های متخلخل با اشباع متغیر است. این نرم افزار شامل نسخه‌های یک‌بعدی (HYDRUS-1D)، دوبعدی (HYDRUS-2D) و سه‌بعدی (HYDRUS-3D) است که به ترتیب برای تحلیل‌های ساده تا پیچیده در زمینه‌های مختلف هیدرولوژی، کشاورزی، زیست‌محیطی و مهندسی آب طراحی شده‌اند. نرم افزار HYDRUS از روش اجزای محدود برای حل معادله ریچاردز در جریان آب و معادلات جابه‌جایی-انتشار فیک برای انتقال حرارت و مواد محلول استفاده می‌کند. این نرم افزار قادر است فرآیندهای پیچیده‌ای مانند حرکت دوگانه‌اشباع، جذب ریشه‌ای گیاهان، واکنش‌های شیمیایی غیرتعادلی و انتقال ویروس‌ها و باکتری‌ها را شبیه‌سازی کند.

این نرم افزار امکان شبیه سازی چندمرحله‌ای فرآیندهای پیچیده خاک و آب را فراهم می‌کند، از جمله مدل‌سازی جریان غیرماندگار سه فاز آب، هوا و بخار با در نظر گرفتن هد ماتریک (Matric Head) و ضریب هدایت هیدرولیکی اشباع (Saturated Hydraulic Conductivity). همچنین قابلیت شبیه‌سازی تعامل بین جریان سطحی و زیرسطحی، تبادل انرژی میان لایه‌های مختلف خاک و واکنش‌های شیمیایی وابسته به دما و رطوبت، تعریف شرایط مرزی پویا (Dynamic Boundary Conditions) بر اساس بارش و تبخیر متغیر زمانی، و انجام تحلیل‌های سناریویی برای مدیریت آبیاری دقیق یا ارزیابی اثرات تغییرات کاربری اراضی از دیگر توانمندی‌های تخصصی آن است.

همچنین نرم افزار HYDRUS با ارائه یک رابط گرافیکی کاربرپسند، امکان پیش‌پردازش داده‌ها، گسسته‌سازی پروفایل خاک، تخصیص پارامترها و نمایش گرافیکی نتایج را فراهم می‌کند. این نرم افزار در تحقیقات علمی، مدیریت منابع آب، طراحی سیستم‌های آبیاری و ارزیابی اثرات زیست‌محیطی کاربرد گسترده‌ای دارد.

قابلیت‌های نرم افزار HYDRUS

• مدل‌سازی جریان آب غیراشباع با حل معادله ریچاردز در خاک‌های تک و چندلایه با قابلیت در نظر گرفتن اشباع جزئی و نفوذپذیری متغیر (Unsaturated Flow Modeling with Variable Saturation and Permeability)
• شبیه‌سازی دقیق انتقال مواد محلول و آلاینده‌ها با شامل شدن فرآیندهای جابه‌جایی، دیفیوزیون و جذب سطحی (Solute and Contaminant Transport with Advection, Dispersion, Sorption)
• مدل‌سازی جذب ریشه‌ای گیاهان با ارتباط دینامیکی بین رشد ریشه و مصرف آب و مواد مغذی (Root Water Uptake Coupled with Dynamic Root Growth)
• شبیه‌سازی جریان دوگانه‌اشباع و فرآیندهای ماکرو و میکروپوروزیتی خاک با نرخ‌های متفاوت نفوذ و ذخیره آب (Dual-Porosity and Dual-Permeability Flow Modeling)
• شبیه‌سازی واکنش‌های شیمیایی غیرتعادلی، واکنش‌های چندگانه و انتقال مواد در شرایط محدودیت کینتیک (Non-Equilibrium Multicomponent Chemical Reactions)
• انتقال حرارت در محیط متخلخل با اثر جریان آب و تبادل حرارت با سطح و هوا (Heat Transport Coupled with Water Flow in Porous Media)
• مدل‌سازی حرکت میکروارگانیسم‌ها، ویروس‌ها و باکتری‌ها با در نظر گرفتن جابه‌جایی، رشد و مرگ جمعیت (Microbial Transport with Advection, Dispersion, Growth, Decay)
• پشتیبانی از مدل‌سازی یک‌بعدی، دوبعدی و سه‌بعدی با شبکه‌های غیرهمگن و انعطاف‌پذیر (1D, 2D, 3D Modeling with Non-Uniform and Flexible Meshes)
• قابلیت پیش‌پردازش داده‌های خاک، تعیین خواص هیدرولیکی و شیمیایی لایه‌ها و تخصیص پارامترهای سفارشی (Soil Parameterization, Layered Soil Modeling, Custom Property Assignment)
• نمایش گرافیکی پروفایل‌های رطوبت، هدایت هیدرولیکی، غلظت مواد محلول و دما در زمان و مکان با امکان استخراج داده‌های عددی (Graphical and Numerical Visualization of Moisture, Hydraulic Conductivity, Solute Concentration, Temperature Profiles)

کاربردهای تخصصی در صنعت

• تحلیل جریان آب و جابه‌جایی مواد محلول در خاک‌های کشاورزی، مراتع، جنگل‌ها و محیط‌های طبیعی با شرایط مرطوب و خشک
• مدلسازی انتشار آلاینده‌های صنعتی، فلزات سنگین، کودها و سموم در خاک و منابع آب زیرزمینی با امکان پیش‌بینی اثرات بلندمدت
• طراحی و بهینه‌سازی سیستم‌های آبیاری تحت فشار و ثقلی با شبیه‌سازی دقیق مصرف آب توسط گیاه و تبخیر-تعرق
• ارزیابی اثرات زیست‌محیطی و ریسک آلاینده‌ها در پروژه‌های مهندسی محیط زیست، منابع آب و خاک با داده‌های عددی و گرافیکی
• شبیه‌سازی فرآیندهای هیدرولوژیکی، حرارتی و شیمیایی در خاک‌های متخلخل برای تحقیقات علمی، مدیریت منابع آب و پیش‌بینی پاسخ سیستم به تغییرات اقلیمی

برای مشاهده اطلاعات کامل نرم افزار HYDRUS جهت شبیه‌سازی جریان آب، انتقال املاح و گرما به اینجا مراجعه کنید. در ادامه عکس هایی از محیط این نرم افزار نشان می دهیم.