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莱西地区施肥对地下水硝酸盐污染的数值分析

作　者: 王铁军
导　师: 郑西来
学　校: 中国海洋大学
专　业: 环境工程
关键词: 地下水硝酸盐污染数值模型
分类号: X523
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 256次
引　用: 3次
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内容摘要

莱西地区是胶东半岛重要的供水水源地之一，担负着向青岛市和莱西市供水的重要任务。但是，近年来莱西地区地下水中硝酸盐含量超标严重，污染面积已超过200平方公里，并有继续扩大的趋势。根据莱西地区地下水硝酸盐污染的实际情况，通过对近年地下水水质监测资料、水质补充监测资料和现场调查结果的分析，认为造成莱西地区地下水硝酸盐污染的主要原因是农业中大量施用氮肥。因此，在考虑包气带中氮素迁移和转化规律的基础上，沿大沽河垂直方向选取了三个典型土壤剖面，通过大量的室内外试验，测定了当地包气带的水文地质学参数和土—水系统中污染物的动力学参数和反应动力学参数，建立了典型土壤剖面上水量—水质的耦合模型（VS2D／T）。根据所测定的参数，运用VS2D／T模型，采用数值分析的方法，模拟了不同土壤在各种水动力、初始、边界、灌溉、施肥等条件下水分和氮素的迁移、转化和分布规律，分析了不同因素对土-水系统中氮污染的影响程度，进而提出了不同的调控方案。研究结果表明，控制NO₃^--N向地下水中淋失的主要因素是灌溉方式和灌溉量、施肥种类和强度、地下水位埋深、土壤中累积的硝态氮含量以及土壤性质等。通过对不同的灌溉和施肥条件下，NO₃^--N向地下水中补给通量的模拟，提出了相应的四种调控方案。其中，改变灌溉模式可以最有效的减少NO₃^--N向地下水中的淋失。研究结果为莱西地区水资源的管理和决策提供了科学的依据，以保证生态环境的可持续发展。

全文目录

0 前言  8-9
1 研究意义、现状及研究内容和方法  9-18
  1.1 研究意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-17
    1.2.1 土壤包气带中“三氮”转化规律的研究现状  10-12
    1.2.2 土壤包气带数值模型的研究现状  12-17
  1.3 研究内容与方法  17-18
2 自然地理和水文地质概况及地下水硝酸盐污染现状  18-30
  2.1 自然地理概况  18-22
    2.1.1 地形和地貌  18-19
    2.1.2 气象  19-20
    2.1.3 水文  20-22
  2.2 水文地质概况  22-25
    2.2.1 含水层主要特征  22
    2.2.2 含水层的透水性和富水性  22-23
    2.2.3 地下水的补给、排泄和径流  23-24
    2.2.4 水文地球化学特征  24
    2.2.5 地下水的动态  24-25
  2.3 莱西地区地下水硝酸盐污染现状  25-30
3 包气带中水分-溶质迁移过程  30-36
  3.1 水分在包气带中的运动  30-33
    3.1.1 土壤水的入渗  30-31
    3.1.2 土面蒸发  31-32
    3.1.3 植物蒸腾  32-33
  3.2 土壤氮素循环  33-36
    3.2.1 硝化和反硝化作用  34
    3.2.2 吸附和解吸作用  34-35
    3.2.3 根系吸收作用  35-36
4 包气带水分-溶质运移模型的建立和数值解法  36-53
  4.1 水分运移模型  36-42
    4.1.1 包气带中水分运移的基本微分方程  36-40
    4.1.2 水分运移模型的初始条件  40
    4.1.3 水分运移模型的边界条件  40-41
    4.1.4 水分运移模型中的汇源项  41-42
  4.2 溶质数值模型的建立  42-45
    4.2.1 溶质运移的基本微分方程  42-44
    4.2.2 溶质运移模型的初始条件  44
    4.2.3 溶质运移模型的边界条件  44
    4.2.4 溶质运移模型的汇源项  44-45
  4.3 包气带水分-溶质运移模型的数值解法  45-53
    4.3.1 水分运移模型的数值解法  45-48
      4.3.1.1 空间离散化  45-47
      4.3.1.2 时间离散化  47-48
    4.3.2 溶质运移模型的数值解法  48-53
      4.3.2.1 空间离散化  49-50
      4.3.2.2 时间离散化  50-53
5 包气带水分-溶质运移模型参数的确定  53-68
  5.1 渗水试验  53-54
  5.2 土壤水分特征曲线的测定  54-56
  5.3 水动力弥散试验  56-60
  5.4 铵氮吸附试验  60-62
  5.5 释放试验  62-64
  5.6 硝化试验  64-68
6 农业活动对地下水硝酸盐污染的数值分析与调控  68-80
  6.1 现有灌溉施肥条件下水分-污染物的分布规律  68-74
    6.1.1 土壤中水分分布及对地下水的补给通量  68-69
    6.1.2 土壤中铵氮分布及对地下水的补给通量  69-70
    6.1.3 土壤中硝氮分布和对地下水的补给通量  70-74
  6.2 不同因素对地下水硝酸盐补给量的影响分析  74-78
    6.2.1 灌溉模式  74-75
    6.2.2 施肥模式  75-76
    6.2.3 灌溉水源  76-78
  6.3 莱西地区地下水硝酸盐污染的调控措施  78-80
7 结论  80-82
致谢  82-83
参考文献  83-88

莱西地区施肥对地下水硝酸盐污染的数值分析

内容摘要

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