埋地管道在工业和生活中应用广泛,而埋地管道的腐蚀却是导致管道泄漏的一大重要影响因素。因此,研究金属土壤腐蚀,预测金属抗腐蚀能力,提高埋地管道防腐蚀技术对工业生产和日常生活有重要意义。目前金属土壤腐蚀研究方法主要有实验和数值模拟。数值模拟相比较常规实验研究方法,其具有实验周期短、耗材少等优点。目前在金属土壤腐蚀数值模拟方法中,元胞自动机的原理与土壤腐蚀机理较为符合,元胞自动机独有的随机性和连通性可以将土壤腐蚀中各类物质的扩散和电化学反应模拟演化出来。首先研究掌握金属土壤腐蚀过程以及电化学反应机理,根据腐蚀机理来构建金属在土壤环境中的腐蚀模型。其中,以土壤基体为多孔传输介质,设定水、氧气、含氧水等元胞,以扩散概率Pd来控制各类元胞在各解质中扩散转移,以腐蚀溶解概率Pw控制金属基体与各电化学反应物元胞产生反应生成中间腐蚀产物,并控制中间腐蚀产物产生分层。然后针对金属腐蚀产物分层,构建二维元胞自动机,从切面展示腐蚀演化过程,最终研究结果表明,腐蚀产物发生分层,而腐蚀速率随着含水量的增大呈现先增后减趋势,符合金属土壤腐蚀实际结果。在金属土壤腐蚀二维元胞自动机模型构建成功的基础上深入探究和开发拓展,对金属土壤腐蚀三维元胞自动机模型进行研究构建。在三维模型中,从多角度立体层面模拟金属土壤腐蚀演化过程,模拟结果最终展示出符合实际的金属土壤腐蚀演化过程。在三维层面,扩散概率Pd控制各反应元胞位置移动,对腐蚀深度起主要控制作用,腐蚀溶解概率Pw控制各类反应物接触反应,对腐蚀面积起主要控制作用。在三维金属土壤腐蚀元胞自动机模型中,通过控制扩散概率和腐蚀溶解概率可以实现对多种复杂土壤环境下的腐蚀演化模拟。在三维金属土壤腐蚀元胞自动机模型加入盐离子（氯离子和硫酸根离子）元胞,进一步研究氯离子和硫酸根离子对腐蚀模型的影响,通过改变两种离子的含量,得到金属土壤腐蚀速率变化规律。对受氯离子和硫酸根离子影响的腐蚀模型进行研讨,分别模拟在两种不同离子含量下,金属土壤腐蚀速率变化。通过研究发现,随着这两种盐离子含量的增加,腐蚀速率先增后减;在保证其他控制参数和环境参数不变的情况下,随着氯离子含量的增加,蚀坑深度增加较为明显;随着硫酸根离子含量的增加,金属层面将会附着了大量硫酸根离子,硫酸根离子将形成一层膜,并与腐蚀产物层一同延缓金属腐蚀。模拟结果与实际腐蚀结果相吻合。采用元胞自动机方法,引入多种元胞类型,设定扩散概率和腐蚀溶解概率控制参数,从二维到三维层面展示了针对腐蚀产物层演化的模型构建,建立了相对更为完善、真实的金属土壤腐蚀元胞自动机模型,为研究金属土壤腐蚀提出新思路。