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《河海大学》 2002年
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非点源污染负荷的水环境影响及其定量化方法研究

阮晓红  
【摘要】: 本论文结合国家自然科学基金项目——“农业面源污染负荷的产生及土壤背景参数的影响(49973029)”和近三年来所从事的科研及生产课题,对农业非点源营养类污染因子磷素和氮素在土壤环境和受纳水体环境中的迁移转化规律,农业非点源污染负荷及城市非点源污染负荷的定量化评价方法、非点源污染负荷对地表水体和地下水体的环境影响进行了较系统深入的研究,提出了相应的定量化评价方法。一定的土壤背景参数影响下的营养源(N、P)潜在流失量预测模型;建立了平原河网区农业非点源污染负荷模型、城市非点源污染负荷模型;一维平原河网地表水水质响应模型、一维垂向渗透地下水水质响应模型。本论文的主要成果有: 1、土壤背景参数对土壤中营养类污染物磷素和氮素的流失性影响分析 近年来,由于人工神经网络在非线性拟合方面的优势,使其在复杂系统的模拟中的应用越来越广泛。本文将此方法首次应用于对土壤中非点源营养类污染物磷素的潜在流失量预测,提出多变量插值的径向基函数(RBF)较之环境模拟中常用的反向传播网络(BP)在土壤磷素的流失性预测方面具有更好的拟合性。 2、非点源污染负荷定量化评价方法: (1)建立了城市径流污染负荷模型。模型考虑了城区土地利用的不同类型、街区非点源污染负荷的积累速率、干旱期污染负荷在雨水管网中的沉降过程,并分别建立了干旱期非点源沉降过程模拟模型、暴雨期径流过程的非点源模拟模型、污水管网非点源排放过程模拟模型,公式概念清晰,计算方便。 (2)建立了平原河网区农田径流污染负荷模型。模型考虑旱地径流、旱作径流、稻田排水、稻田渗漏等不同的土地利用类型下径流污染负荷特征,首次将产、汇流理论中陆域宽度的概念应用于农业非点源污染负荷的时、空分配,算例证明这种非点源污染负荷的分配方法对提高水质模型的预测精度有明显效果,为水质模型的实时预报提供了理论基础。 3、非点源污染负荷对地表及地下水环境的影响 (1)将水质分析模拟程序(WASP5)成功地应用于平原河网营养源污染物质组分的模拟及预测,并对模型作了进一步的改进和完善:将一维河网水量模型与水质分析模拟模型中的水质模拟模块相耦合,水质分析模拟模型与污染负荷模型相耦合,使水质模拟更方便、更具可操作性。 (2)建立了非点源污染负荷影响下的一维垂向渗透地下水水质响应模型,利用多孔介质中物质运移的基本理论推导了上述公式,利用实测资料进行了模型的验证和回灌区非点源对地下水的水环境影响分析。
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