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某污染场地氨氮迁移过程模拟研究 被引量:18
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作者 杜青青 尹芝华 +4 位作者 左锐 王金生 杨洁 滕彦国 翟远征 《中国环境科学》 EI CAS CSSCI CSCD 北大核心 2017年第12期4585-4595,共11页
以某废水排放场地为例,利用HYDRUS-1D软件构建土壤水分运动和溶质运移模型,模拟废水中氨氮成分在该场地非饱和带和饱和带中的富集,迁移和衰减过程,从而定量识别和预测含氨氮废水在排放期间及排放后对土壤和地下水的影响.结果表明,含氨... 以某废水排放场地为例,利用HYDRUS-1D软件构建土壤水分运动和溶质运移模型,模拟废水中氨氮成分在该场地非饱和带和饱和带中的富集,迁移和衰减过程,从而定量识别和预测含氨氮废水在排放期间及排放后对土壤和地下水的影响.结果表明,含氨氮废水在排污场地的垂向入渗过程中发生明显的吸附解吸作用,加上氨氮的反应衰减,使得氨氮浓度在垂向上呈现出逐渐降低的波浪式推移变化过程.废水排放事件对排放场地的土壤和地下水造成了明显影响,使地下水面处氨氮的浓度最高时可达867mg/L超过当地地下水背景值(0.106mg/L)8178倍,同时超过《地下水质量标准》(GB/T 14848-93)中的III类标准限值(0.2mg/L)4334倍,对地下水功能造成了损害.但是由于及时切断了污染源,终止了排放行为,模拟预测结果显示停排330d后土壤中氨氮的浓度接近0,地下水中氨氮的浓度低于2mg/L. 展开更多
关键词 氨氮 污染场地 迁移衰减 参数反演 HYDRUS-1D 非饱和-饱和带
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土壤水氮动态及作物生长耦合EPIC-Nitrogen2D模型 被引量:4
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作者 朱焱 刘琨 +2 位作者 王丽影 史良胜 杨金忠 《农业工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第21期141-151,共11页
为计算农业区不同作物生长条件下土壤水氮迁移转化过程,该文基于Erosion/Productivity Impact Calculator(EPIC)作物模型建立了作物根系生长子模块,将其进行有限元数值离散,与土壤氮素迁移转化模型Nitrogen2D耦合,使模型能计算作物生... 为计算农业区不同作物生长条件下土壤水氮迁移转化过程,该文基于Erosion/Productivity Impact Calculator(EPIC)作物模型建立了作物根系生长子模块,将其进行有限元数值离散,与土壤氮素迁移转化模型Nitrogen2D耦合,使模型能计算作物生长条件下土壤水氮迁移转化过程。该作物生长模块可计算多种胁迫下作物根系对土壤水分和氮素的动态吸收速率,及作物收获时的生物量和吸氮量。采用武汉大学灌溉排水试验场冬小麦生长条件下土壤水氮试验数据对模型进行了率定,并用于土壤水氮分布和作物生物量预测,土壤含水率、氮素的模拟值与实测值的一致性系数分别为0.86-0.97、0.52-0.98,Nash效率系数为0.59-0.90(含水率)、0.44-0.93(土壤氮素),说明模拟结果与实测值吻合度较高。同时,分别采用该文的作物生长模块和简单根系吸收模块计算根系吸氮过程,结果显示,简单根系吸收模型会显著高估作物吸氮量,而作物生长模型则由于考虑了根系生长和各环境因子的胁迫作用,计算结果更符合作物实际吸氮过程,计算的根系吸氮量相对均方根误差为3.4%-46%。 展开更多
关键词 模型 土壤水分 Nitrogen2D EPIC 氮素迁移转化 作物生长模型 饱和-非饱和
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氮肥-垃圾渗滤液复合影响区非饱和-饱和带全剖面氮素分布特征及微生物响应 被引量:1
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作者 董杰 申泽良 +3 位作者 管勇 尹政 王建收 辛佳 《环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1496-1510,共15页
农田氮肥和垃圾填埋场渗滤液是我国地下水氮素污染的两大来源,从氮肥-垃圾渗滤液复合影响区域内采集6份土壤剖面-地下水样品,分析非饱和-饱和带全剖面中氮素的分布特征,来清晰判识该类典型区域的氮素跨介质污染特征和途径,同时通过高通... 农田氮肥和垃圾填埋场渗滤液是我国地下水氮素污染的两大来源,从氮肥-垃圾渗滤液复合影响区域内采集6份土壤剖面-地下水样品,分析非饱和-饱和带全剖面中氮素的分布特征,来清晰判识该类典型区域的氮素跨介质污染特征和途径,同时通过高通量测序进行氮循环功能微生物分析,来解析氮循环功能微生物对氮素分布的响应.结果发现,在高施肥量采样点中,土壤中的硝态氮(NO^(-)_(3)-N)和溶解性有机氮(Dissolved Organic Nitrogen, DON)含量均显著高于低施肥量采样点(p<0.01),NO^(-)_(3)-N大量分布在深度0~240 cm的土壤中(p<0.05),部分NO^(-)_(3)-N下渗进入地下水,高施肥量采样点地下水中NO^(-)_(3)-N浓度在总溶解性氮(Total Dissolved Nitrogen, TDN)中占比达31.93%~84.70%,硝化菌在氮循环功能菌中占比为27.08%~87.99%,说明氮肥是该区域地下水NO^(-)_(3)-N的主要来源.铵态氮(NH^(+)_(4)-N)在非饱和带深度0~20 cm和400~460 cm的范围内含量较高(p<0.05),垃圾填埋场下游的地下水NH^(+)_(4)-N浓度均超标,在TDN中占比为26.40%~59.71%.统计分析表明,垃圾填埋场渗滤液可能是造成地下水中NH^(+)_(4)-N浓度空间差异的重要因素,并很可能是导致地下水位波动带附近出现NH^(+)_(4)-N高积累的主要原因(p<0.05).这些结果将有助于复合影响区氮素的污染评估和防控. 展开更多
关键词 氮素分布 垃圾渗滤液 氮肥 非饱和-饱和带 氮循环功能微生物
原文传递
基于VSF的非饱和-饱和带耦合过程的三维水流数值模拟
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作者 胡慧君 宋健 +1 位作者 吴剑锋 吴吉春 《地下水》 2020年第1期1-4,共4页
包气带作为"四水转化"的关键带,在地下水流与溶质运移模拟中起着重要作用。VSF是一款基于MODFLOW-2000开发的用于模拟非饱和-饱和带水分变化和运移过程的数值模拟程序。本文首先介绍了VSF程序的设计原理与结构,并重点介绍了VS... 包气带作为"四水转化"的关键带,在地下水流与溶质运移模拟中起着重要作用。VSF是一款基于MODFLOW-2000开发的用于模拟非饱和-饱和带水分变化和运移过程的数值模拟程序。本文首先介绍了VSF程序的设计原理与结构,并重点介绍了VSF区别于MODFLOW-2000的用以概化非饱和带水分运移和边界条件设置的子程序包模块,包括Richards方程渗流(REF)、浸润面(SPF)、地表滞水(PND)、地表蒸发(SEV)和植物根区蒸散发(RZE)等子程序包。本文以REF、SPF、PND和SEV等子程序包为例,将VSF与MODFLOW-2000耦合应用于一个非饱和-饱和带水流运移过程的模拟算例。结果表明,VSF可与MODFLOW耦合实现饱和带水位与非饱和带饱和度的同步计算,并能刻画模型中单元格饱和状态的变化过程,其多种实用的边界条件可提供较为全面的模拟条件,是模拟实际包气带-饱和带耦合问题的有效工具。 展开更多
关键词 VSF MODFLOW 非饱和-饱和带 变饱和度 耦合模拟
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非饱和带-饱和带全耦合氮素迁移转化数值模拟
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作者 孙晓文 彭辉 《南水北调与水利科技(中英文)》 CAS 北大核心 2021年第6期1194-1207,共14页
为探究地下水中氮素的迁移转化规律,建立三维非饱和带-饱和带完全耦合的水动力和溶质运移的数值模型,考虑氮素的矿化、硝化、反硝化等反应过程,利用COMSOL软件进行模型求解。将构建的模型应用于山东半岛小沽河地区,利用地下水位和氮素... 为探究地下水中氮素的迁移转化规律,建立三维非饱和带-饱和带完全耦合的水动力和溶质运移的数值模型,考虑氮素的矿化、硝化、反硝化等反应过程,利用COMSOL软件进行模型求解。将构建的模型应用于山东半岛小沽河地区,利用地下水位和氮素质量浓度监测数据对模型进行校验。根据模型结果分析水位及氮素分布的时空变化,探究灌溉量、施肥量及作物类型对氮素在地下水中分布的影响,并对硝态氮在地下水中长期富集过程进行预测。结果表明,建立的非饱和带-饱和带完全耦合模型能够准确地模拟水动力和溶质迁移转化过程:当抽水灌溉量分别减小10%、20%时,硝态氮质量浓度降低2.17、2.98mg/L,氨氮质量浓度降低0.02、0.03mg/L;当施肥量分别增加25%、降低25%时,地下水中硝态氮质量浓度分别增加2.60mg/L、降低3.16mg/L,氨氮质量浓度分别增加0.02mg/L、降低0.02mg/L;将夏玉米-冬小麦轮作农田改植蔬菜后硝态氮质量浓度年平均升高23.93mg/L,氨氮质量浓度年平均增加0.29mg/L;长期不施肥硝态氮质量浓度明显降低,5年总降低量为33.48mg/L。 展开更多
关键词 非饱和带-饱和带 完全耦合 氮素运移 COMSOL 数值模拟 污染预测
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