肥液浓度对膜孔灌氮素运移转化的影响

为研究膜孔灌灌施条件下氮素运移转化分布规律,利用研制的膜孔点源入渗装置,在室内进行灌施条件下的氮素入渗试验,测试不同尿素肥液浓度下膜孔累积入渗量及土壤中氮素含量。结果表明：累积入渗量随灌施肥液浓度增大而增大;尿素肥液浓度对土壤中铵态氮及硝态氮含量在剖面分布影响较小,对其含量影响较大;转化生成的土壤铵态氮、硝态氮含量及土壤硝态氮分布范围随灌施肥液浓度增大而增大。     

基于水环境复杂系统理论的地下水氮污染负荷来源的测度方法

开发了地下水环境综合模拟框架(IGESF),用以测度地下含水层氮污染来源。考虑到地下含水层氮污染来源测度的复杂性,基于流域水循环及其伴生过程的理论基础,利用分布式水文模型、分布式水环境模型、地下水数值模拟以及污染物运移模型构建了IGESF。在对地下含水层氮污染来源测度时,结合地下水总氮浓度的实测数据,以华北平原作为典型区进行了分析。结果表明:华北平原在1995—2004年来自面源的地下含水层氮污染负荷为38 400 t/年;来自河道的线源污染为26 000 t/年。得出的结论与海河流域水资源综合规划数据基本相同。     

东湖面源污染负荷的数学模型

基于东湖流域地表形态、功能与覆盖特征、降雨径流与面源污染物分布的时空规律，遴选建立流域的降雨径流量、土壤输出量与面源污染负荷的数学模型．实测确定各径流区不同地表的模型参数，编制程序分析计算其径流模数、土壤输出与ＴＮ，ＴＰ负荷，为东湖面源污染治理工程提供了科学依据，其技术成果可供同类型浅水湖泊面源污染治理工程借鉴．     

东湖面源污染负荷的数学模型

基于东湖流域地表形态、功能与覆盖特征、降雨径流与面源污染物分布的时空规律，遴选建立流域的降雨径流量、土壤输出量与面源污染负荷的数学模型，实测确定各径流区不同地表的模型参数，编制程序分析计算其径流模数、土壤输出与ＴＮ，ＴＰ负荷，为东湖面源污染治理工程提供了科学依据，其技术成果可供同类型浅水湖泊面源污染治理工程借鉴。     

汉江中下游非点源磷负荷对水质的影响

非点源污染是河流水体富营养化的主要来源之一,也是当前流域水质管理的重要难题,然而目前关于非点源磷负荷对水质的影响研究尚少.选取汉江中下游流域作为研究区,基于Landsat TM影像、DEM、土壤、水文、气象等环境监测和社会经济统计数据,运用SCS模型和负荷输出经验方程,估算了研究区内非点源磷负荷,结合2007年点源排放的调查结果,在分析污染物迁移转化规律的基础上,建立了汉江中下游的一维水质模型,并利用2007年研究区内16个水质断面监测数据进行了验证.结果表明:2007年汉江中下游平均非点源磷负荷量达5 381.30t,迁移进入河道后对水质污染的贡献率在60%左右,其中农业非点源和城市非点源影响尤其突出,已成为汉江中下游最主要的污染类型.     

农田排水及氮素流失过程模拟

为了了解农田排水及养分流失特性,利用DRAINMOD-N模型对湖北漳河灌区水旱农田地下水位变化及地表径流氮素流失过程进行了模拟.结果表明:水田和旱地地下水位逐日实测值与模拟值的相关系数分别为0.817和0.849,效率系数分别为0.209和0.582,相关性较好.另外,农田排水氮素流失模拟值与实测值非常接近.水稻田地表排水铵态氮流失量要高于硝态氮,旱作硝态氮流失量远远高于铵态氮.水田和旱地硝态氮模拟的相对误差分别为8.35%和5.45%,铵态氮的相对误差分别为10.99%和14.11%,都在允许误差范围内.     

3维复合分层土壤模型下竖直分层土壤对地表电位影响

如何构造适当的土壤模型来定量计算大尺度范围内地表电位分布一直是直流偏磁研究中尚未有效解决的难题,针对于此,提出了一种任意多层土壤模型:3维复合分层土壤模型,用复镜像法推导出点源处于任意分层时格林函数的一般解析解。基于该模型,分析了直流单极大地方式运行时竖直土壤分层,包括土壤电阻率、层厚、层深和位置对地表电位分布的影响,并与水平分层和2维复合分层土壤模型下情况进行了比对研究。结果表明,不同竖直分层土壤参数变化对地表电位分布带来不同程度的影响,在精确计算直流接地极周围地表电位时应考虑竖直分层土壤情况的复杂性;3维复合分层土壤模型可以比水平分层和2维复合分层土壤模型更加准确地模拟实际土壤,基于3维复合分层土壤模型可以更加准确计算出地表电位,该模型和结论进一步为直流接地极附近变电站选址提供理论参考。     

地下构筑物对地下水渗流的阻挡效应

针对地下构筑物改变了地下水渗流条件这一问题,建立三维有限元模型.该模型是地下水渗流与地面沉降计算的一体化模型,采用该模型分析地下构筑物对地下水渗流的阻挡效应.该方法在地下水渗流计算中考虑三维地下水渗流,在土体固结计算中采用基于Terzaghi固结理论的一维固结方法.结果表明,地下构筑物对地下水及地面沉降的影响程度与构筑物在含水层中的埋置深度及挡水宽度有关.地下构筑物的埋置深度越深,抽水侧水位降深及沉降量越大.构筑物对水流的阻挡宽度越大,对地表沉降的影响越大.     

实时洪水预报模型及其在大盈江梁河段的应用

对流域产流的物理过程进行了分析,建立了地面及地下净雨划分的数学公式及流域产流的计算方法.采用系统分析的方法,将流域汇流过程视为流域的系统作用,从而建立了地表径流和地下汇流的计算模型.同时对模型的预报值进行了修正,使得预报精度更高.通过对该实时洪水预报模型在大盈江梁河段的实际应用,验证了该模型的可行性.     

灌水定额对玉米膜孔灌氮素转化影响试验

为揭示灌水定额对膜孔灌玉米农田土壤氮素运移转化特性,通过非线性回归法对不同灌水定额玉米膜孔灌施肥试验资料进行分析,研究提出了膜孔灌玉米农田土壤硝态氮及其转化量和转化率、土壤铵态氮及其转化量和转化率与灌水定额和运移转化时间的经验公式.分析检验表明:经验公式的相关系数均大于0.9100,标准误差很小,且通过0.05的显著性检验,该经验公式可以反映膜孔灌条件下不同灌水定额的土壤氮素运移转化特性,该研究为提高膜孔灌氮素利用效率奠定了科学基础.     

黄土坡面退水及其氮污染试验研究

坡面退水及其污染物负荷是研究坡地水文过程和污染物迁移机理的重要组成部分.通过室内模拟降雨试验,分析了黄土坡面退水情况及降雨因素、地形地貌和农业管理措施对退水的影响,同时从降雨-径流-土壤相互作用角度探讨了退水矿质氮的浓度和负荷量.结果表明:①黄土坡面退水以地表径流为主,退水时间、退水量和退水强度远小于降雨期地表产流;②降雨强度、地表覆盖(牧草和秸秆覆盖)和地形地貌(坡度和坡长)对坡面退水影响较大,降雨期和退水期的产流强度均与雨强呈对数增加趋势;③降雨停止后,坡面径流的流速减小,与土壤相互作用时间较长,致使退水矿质氮浓度普遍高于降雨结束时径流矿质氮浓度,坡长越长越明显;④坡面退水矿质氮流失以NO3--N为主,NH4 -N流失量较低.     

氨氮污染地下水的动态实验研究

目的研究浑河流域水文地球环境化学特征对地下水中氮表现形式的控制机理,为地下水修复与水源开发建设提供科学的理论指导.方法通过室内动态实验模拟污染河流中的氨氮渗入地下后的迁移转化过程.实验土柱中装填入浑河流域第四纪松散沉积物在110 m深的钻孔地质剖面中有代表性的岩层,通过间歇监测水样中氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、铁离子、锰离子、氯离子、高锰酸盐指数、pH值等指标随时间的变化,分析三氮转化的机理及周围环境因素对其的影响作用.结果研究结果表明在地下水pH<7,高含量铁、锰离子所营造的还原性环境中氨氮是污染地下水的主要氮素形态.用统计的方法分析各指标变化趋势发现:氨氮与环境中的锰、高锰酸盐指数呈正相关;与硝酸盐氮负相关.结论区域水文地球化学场与饱水岩层的岩性和结构对氮转化的方向有决定作用.     

Experimental,numerical and sensitive analysis of nitrogen dynamics in soils irrigated with treated sewage

An ammonia volatilization submodel and a crop-growth submodel have been set up and incorporated to the 2D nitrogen transport and transformation simulation model Nitrogen-2D. The coupled model Nitrogen-2D considers all the important nitrogen transformation processes such as mineralization, immobilization, denitrification, nitrification, volatilization, root uptake and soil adsorption in the soil. The model was used to simulate the nitrogen dynamics for the experiment in four lysimeters under sewage irrigation. Simulation results show that the model can describe the water content and ammonium nitrogen content distribution well but simulate the change of the nitrate nitrogen poorly. Sensitivity analysis shows that the simulation results are influenced by the soil water characteristic parameters severely, especially by the parameter of n. The model is much less sensitive to N dynamic parameters.     

潜水稳定蒸发条件下土体响应模拟

基于Gardner提出的模型,对潜水稳定蒸发条件下,欧洲地区5种土体响应进行了模拟研究。数值实验结果表明：土壤含水率和对数坐标系下的土壤水吸力分布曲线分别呈现单拐点和双拐点的特点;相同地下水埋深条件下,土体的最大蒸发强度与黏粒含量呈负相关关系,二阶多项式可以很好的拟合地下水埋深与最大蒸发强度之间的关系;蒸发强度介于0.01cm/d～0.1cm/d,潜水稳定蒸发时,土体对应的最大地下水埋深值可以作为临界水深的参考范围;相对蒸发系数的模拟结果与相关文献记录的实验规律相似。使用Gardner模型可以对土体潜水稳定蒸发响应进行很好的模拟,模型求解方法相对简单,模拟结果可靠性高。     

施肥对大棚蔬菜地土壤水及地下水硝酸盐和亚硝酸盐污染的研究

集约化蔬菜生产中所施用的氮肥对土壤水和地下水造成的硝酸盐和亚硝酸盐污染不容忽视．本文以延吉市主要大棚蔬菜生产地区两处大棚蔬菜地为例,研究了跨年度氮肥施用量与土壤水和地下水硝态氮含量的动态变化．结果表明,土壤水中的硝态氮（NO3^--N）和亚硝态氮（NO2^--N）浓度均高于地下水浓度．两处大棚蔬菜区浅井地下水NO2^--N浓度未超出饮用水标准,但NO3^--N浓度均大大超出饮用水标准,受硝酸盐污染十分严重．过量施用的氮肥是造成该农区地下水硝酸盐污染的主要原因．     

施肥与作物类型对旱作农田氮磷径流流失的影响

基于汛期降雨径流试验,研究施肥与作物类型对旱作地表径流氮磷流失规律的影响.结果表明,底肥施用与否对作物生长中后期的表土氮磷浓度及不同形态氮磷浓度和流失量的影响均不显著.作物类型显著影响地表径流深、土壤侵蚀量、颗粒态氮径流浓度和流失量及颗粒态磷流失量,其中径流深的大小顺序为裸地>棉花>玉米>黄豆,土壤侵蚀量与颗粒态氮磷流失量的大小顺序为裸地>棉花≈玉米.地表径流深、土壤侵蚀量、颗粒态氮磷流失量与作物叶面积指数显著负相关,颗粒态氮磷流失量分别与地表径流深和土壤侵蚀量显著正相关.     

高尔夫球场的氮磷环境及其流出特性

调研日本小野田高尔夫球场结果表明：球场土壤中总氮（TN）和总磷（TP）主要存在于土表,其含量分别为2 190 mg/kg和1 270 mg/kg.溶出实验显示：酸性条件、适宜温度及长时间的溶解状态对土壤中氮、磷溶出有明显促进作用.高尔夫球场土壤空隙中N、P对地下水质不会造成显著影响,降雨时地表流出TN的浓度超出环境标准,流出TP的浓度超出环境标准的7～15倍,是地表水的潜在污染源之一.     

非饱和RBF中氮转化及其环境效应的实验研究

为研究RBF对入渗河水的净化功效，利用土柱实验，首次研究了非饱和RBF中氮转化及环境效应。结果表明：氨氮在非饱和RBF中主要参与吸附作用与硝化作用。硝化作用强度与氨氮浓度具有相关性，作用程度取决于RBF系统尺度、充氧条件等，氨氮的转化可引起系统渗透性能减小、Eh与pH值的改变及入渗河水中部分离子浓度的升高等。     

桂林市西城区地下水活动与岩溶塌陷的关系

地下水活动是岩塌陷产生的基本条件之一,大气降雨、人工开采和灌溉渠道渗漏是影响地下水动态变化的主要因素。地下水位频繁的升降一是改变了上覆土体的状态和强度,促进土体崩落;二是引起地下岩溶及土洞空腔内的正负压力交替变化,使周转岩土体失稳,而导致塌陷。地下水位波动频度愈高,地面塌陷易产生;在地下水强径流带,塌陷分布料为密集。人为抽取地下水改变了地下水天然流场,形成水位下降漏斗及强径流带,并使水动力条件突变     

长期反复荷载作用下软黏土地基的变形特性

软黏土地基在长期反复荷载作用下容易产生变形大、沉降时间长且难于预测等问题。针对该问题,通过太沙基一维固结理论,求解了矩形及梯形反复荷载作用下软黏土地基的一维固结解析解;利用ABAQUS有限元软件,提出了一种反复荷载作用下软黏土地基长期固结变形的数值分析预测方法。利用该方法结合工程实例详细分析了反复荷载下软黏土地基沉降、孔隙压力和有效应力及孔隙比等随时间的长期发展变化规律,发现沉降量与反复荷载的水平加载段时间成正比;孔隙水压力的最终发展趋势是围绕0值上下波动;有效应力随着加载次数逐渐增加;孔隙比的变化与土层深度、加载大小与加载次数有关,并将不同荷载类型下的模拟值、理论值和实测数据进行了分析比对,发现等效的反复荷载下的沉降曲线与实测值吻合较好。