HydroGeoSphere (HGS) 2025 年度更新摘要

2025 年，HydroGeoSphere (HGS) PREMIUM 发布了一系列重要更新，涵盖了核心求解器、前处理 (grok) 和后处理 (hgs2vtu) 的各个方面。本文档将关键更新归纳为以下几类，旨在帮助用户快速了解本年度的重要改进。

一、核心求解器与数值计算增强

本年度对求解器的稳定性和准确性进行了多项重要修正与改进。

导水率张量计算修正：修正了当定义非零非对角线导水率项时，在三棱柱和六面体单元中的流速计算错误，并解决了相关的牛顿迭代收敛性问题。
材料属性赋值优化：修正了通过分区指令（如 mprops）覆盖已有单元属性时可能出现的错误，并修正了 K tensor 指令中 Kyz 和 Kzx 项读取顺序与手册不符的问题。
边界条件改进：
- 修正了指定浓度传输边界条件中可能导致质量平衡误差尖峰的错误。
- 新增 head offset 指令，可应用于所有指定的水头边界条件。
- 新增 specified uniform mass flux 边界条件，允许指定整个边界的总溶质通量并由软件自动标准化。
- 新增 nodal flux head target control 指令，允许根据观测点水头值动态active或禁用通量边界条件。
密度驱动流与冻土模拟：
- 改进了与 affects fluid properties 和 relative concentration 指令相关的错误检查。
- 修正了环境水头 (prefixo.envhead_pm.XXXX) 的计算错误，并正确输出流体密度到二进制文件以供可视化。
- 修正了仅在流动模拟中使用 permafrost effective diffusion coefficient 指令导致的崩溃问题。
数值稳定性优化：新增 scaled jacobian epsilon 指令，可根据当前压力水头的量级自动缩放雅可比矩阵的 epsilon 值，改善数值稳定性。

多项更新旨在让 HGS 运行更快、输出更可靠、更易于调试。

二进制输出速度：将所有矢量/张量场二进制输出文件（如流速、导水率）的数据布局改为 “数组结构” 格式，此举显著优化了读写速度。同时提供了 use legacy binary format 指令以兼容旧格式。
水平衡报告增强：
- 新增 --cum-water-balance-csv 和 --cum-water-balance-tecplot 指令，可直接从输出文件生成累积水平衡结果。
- 扩展了溶质交换项的报告，在 .lst 文件和原始质量平衡输出文件中添加了对流和弥散交换项，并统一了变量取名（如 Dual2PM(Adv)）。
输出文件优化：
- 重构了重启文件写入逻辑，确保仅在成功完成模拟后才会写入。
- 新增 lst off 指令可完整关闭 .lst 文件的生成。
- 从观测点输出文件中移除了不实用且易误导用户的 nodal flux 变量（如 “Q”, “Qd” 等）。
HMC (混合单元) 模块升级：
- 新增多条指令（如 hmc output fractions only, hmc error tolerance 等），允许直接在 grok 中设置 HMC 参数，无需依赖调试文件。
- 生成详细的 Tecplot ASCII 输出文件 prefixo.hmc_info.dat，回显 HMC 运行时信息。
- 新增 hmc zone bc list from chosen nodes 指令，可指定为特定 HMC 区域生成分数的边界条件列表。

hgs2vtu 工具在本年度获得了诸多的功能增强，尤其在对时间序列数据的处理上。

支持 NetCDF 格式：
- 支持将时间序列文件（如观测点、多边形跟踪结果）转换为 NetCDF 格式。
- 新增 --nc-compress 选项，可对时间维度进行分块和压缩，有效减少文件体积。
时间序列重采样：新增 --resample-range, --resample-period, --resample-file, --resample-shift, --resample-bin-loc 等一系列指令，允许用户以指定的频率和日期范围对时间序列数据进行重采样和转换。
可视化修正与增强：
- 修正了定义多个溶质时，第二个及以上溶质的物种名称和类型不正确的问题。
- 将 Tecplot 和 VTU 输出中的节点坐标精度从 32 位升到 64 位，彻底除去了因精度不足导致的可视化瑕疵。
- 优化了对 Tecplot ASCII 文件的解析速度，处理大文件时显著更快。
新增输出变量处理：新增了对多孔介质中吸附溶质质量 (prefixo.mass_sorbed_pm.species.XXXX) 等二进制输出文件的处理能力。

引入了大量新指令，使建模流程更加灵活和强大。

几何与网格：
- 新增 STL 导出功能：新增 write zones to stl ascii/binary 和 write grid to stl ascii/binary 指令，可将区域外边界或模型网格导出为 STL 文件，便于三维打印或与其他软件交互。
- 新增 read vtk 2d grid 指令，可在网格生成时读取传统的 2D ASCII VTK 网格文件。
灵活的数据输入与节点选择：
- 新增 create node set from shp 指令，可直接从 Shapefile 创建节点集。
- 新增 choose nodes from node set 指令，可从现有节点集中选择节点。
- 增强了多个节点选择指令（如 choose nodes list），允许输入文件中存在空行或注释行。
- 新增 raster read retry timeout 指令，可为读取栅格文件设置重试超时时间。
高级分析与结果提取：
- 新增 nodal fluid mass balance from shp file 等指令，基于节点控制体积计算多边形区域的水量平衡，比基于单元的方法更能保证平衡闭合。
- 新增 vertical slice flux by sheet 指令，报告多孔介质域中各层的流体通量。
- 新增 interpolate depth to gw table 指令，在计算地下水位埋深时使用插值，使结果更平滑。
- 新增 scale K/porosity for chosen elements 指令，可对选定的单元缩放导水率或孔隙率。