Hydrus 是一款用于模拟二维和三维可变饱和介质中的水、热和溶质运动的软件。它由一个计算程序和一个基于图形的交互式用户界面组成，广泛用于分析多孔介质中的水流和溶质迁移。Hydrus 提供了有限元模型，可以模拟水、热和多种溶质在可变饱和介质中的运动，并包括一个参数优化算法，用于反向估计各种土壤水力和/或溶质传输参数。
HYDRUS 程序以数字方式求解可变饱和水流的 Richards 方程和热量和溶质输送的对流-扩散方程。流动方程包含一个吸收项来解释植物根部对水的吸收。热输送方程考虑了流动水的传导和对流输送。溶质输送方程考虑了液相中的对流-扩散输送以及气相中的扩散。输送方程还包括固相和液相之间的非线性非平衡反应、液相和气相之间的线性平衡反应、零级生产和两个一级降解反应。此外，物理非平衡溶质输送可以通过假设两个区域来解释，双孔隙型公式将液相划分为流动区域和不流动区域。此外还包括附着/分离理论（包括过滤理论），以便模拟病毒、胶体和/或细菌的运输。
HYDRUS 可用于分析非饱和、部分饱和或完全饱和多孔介质中的水和溶质运动。该程序可以处理由不规则边界划定的流动区域。流动区域本身可能由具有任意程度局部各向异性的非均匀土壤组成。流动和输送可以发生在一维垂直或水平方向、二维垂直或水平平面、围绕垂直轴呈现径向对称的三维区域或完全三维域中。该程序的标准模块（不是专门的附加模块）还包括 Marquardt-Levenberg 型参数优化算法，用于根据测量的瞬态或稳态数据逆向估计土壤水力和/或溶质输送和反应参数。技术手册 [Šimůnek et al., 2022] 中提供了 HYDRUS 中包含的各种流程和功能的详细信息。
HYDRUS 图形用户界面 (GUI) 的主程序单元定义了系统的整体计算环境。此主模块控制程序的执行并确定特定应用程序所需的其他可选模块。该模块包含一个项目管理器以及预处理和后处理单元。预处理单元包括成功运行 HYDRUS FORTRAN 代码所需的所有参数的规范、用于相对简单的矩形和六面体传输域的网格生成器、适用于相对复杂的二维和三维域的非结构化有限元网格的网格生成器、土壤水力特性的小目录以及用于从土壤结构数据生成土壤水力特性的 Rosetta Lite 程序。后处理单元由简单的 xy 图形组成，用于图形化呈现土壤水力特性，以及选定观察点处特定变量随时间变化的分布，以及特定类型边界上实际或累积的水和溶质通量。后处理单元还包括通过等高线图、等值线图、光谱图和速度矢量以及/或者使用等高线图和光谱图的动画来呈现特定模拟结果的选项。后处理单元还包括通过轮廓图、等值线、光谱图和速度矢量，和/或通过使用轮廓图和光谱图的动画来呈现特定模拟结果的选项。后处理单元还包括通过轮廓图、等值线、光谱图和速度矢量，和/或通过使用轮廓图和光谱图的动画来呈现特定模拟结果的选项。
基于 Microsoft Windows 的图形用户界面 (GUI) 管理运行 HYDRUS 所需的输入，以及网格设计和编辑、参数分配、问题执行和结果可视化。该程序包括一组控件，允许用户构建流动和传输模型，并即时执行图形分析。可以使用空间或横截面视图和线图检查输入和输出。HYDRUS图形用户界面的主程序单元定义系统的整体计算环境。此主模块控制程序的执行并确定特定应用程序所需的其他可选工具。该模块包含项目管理器以及预处理和后处理单元。预处理单元包括成功运行 HYDRUS FORTRAN 代码所需的所有参数的规范、相对简单的矩形和六面体传输域的网格生成器、复杂二维和三维域的非结构化有限元网格的网格生成器、土壤水力特性的小目录以及用于从土壤结构数据生成土壤水力特性的 Rosetta Lite 程序。
数据预处理包括指定具有由折线、圆弧和样条线界定的任意连续形状的二维流动区域、域边界的离散化以及随后生成非结构化有限元网格。HYDRUS（标准级别）带有一个可选的网格生成程序 Meshgen，该程序可为二维域生成非结构化有限元网格。该程序基于 Delaunay 三角剖分，无缝集成到 HYDRUS 环境中。在没有 Meshgen 程序的情况下，HYDRUS GUI 提供了一个自动构建简单结构化网格（精简级别）的选项。第三维是在精简版和标准版中开发的通过添加指定数量的相同或不同厚度的层来增加层数。HYDRUS 3D-Professional带有三维网格生成程序（GENEX 和 T3D），它们可以为一般三维域生成非结构化有限元网格。
输出图形包括水头、水含量、速度、浓度和温度的空间或横截面视图中的 2D 轮廓（等值线或色谱）。输出还包括速度矢量图、颜色边缘、颜色点、连续时间步骤的图形显示动画以及选定边界或内部部分的线图。后处理单元还包括简单的 xy 图形，用于图形表示土壤水力特性，以及诸如选定观察点处特定变量随时间分布的输出，以及特定类型边界上实际或累积的水和溶质通量。感兴趣的区域可以放大，垂直比例可以放大以查看横截面视图。网格可以显示边界和三角形编号，边缘和点。可以在网格中的任何位置添加观察点。使用高分辨率彩色或灰度级，可以方便地查看网格和/或空间分布的结果（压力头、水含量、速度、浓度和温度）。界面中有一个广泛且上下文相关的在线帮助。
为了简化复杂传输几何体的工作，可以将它们划分为更简单的部分，称为“截面”。只有这些更简单的部分才能显示在视图窗口中，而其余部分可以隐藏。存在两种类型的截面：几何对象的截面和 FE 网格的截面。可以同时显示多个截面。可以使用各种命令从视图窗口中切断和隐藏传输域中不需要的（要显示的）部分。
HYDRUS 有多个不同版本（版本/级别），因此用户可以只获取最适合其应用的软件部分。用户可以选择仅限于一维应用的软件（1D 标准级别）、一般二维应用的软件（2D 标准级别，与之前的 Hydrus-2D 和 MeshGen-2D 相对应）或二维和三维应用的软件（即3D 标准或3D 专业版）。用户还可以选择相对简单的软件（二维矩形几何图形 - 2D-Lite ）[与没有 MeshGen-2D 的旧 Hydrus-2D 相对应] 或三维六面体几何 - 3D-Lite）或更复杂的几何（即，用于一般二维几何的2D-Standard 、用于可使用一般二维基础和分层第三维定义的问题的3D-Standard或用于具有一般三维几何的应用程序的3D-Professional）。用户可以从较低级别升级到更高级别，也可以从较低版本（例如版本 1.x）升级到更高版本（例如版本 2（以及更高版本 - 将来））。
