平原河网地区排水沟塘分布特性及对氮磷污染物去除的影响

摘要

随着农业的发展，大量化肥和农药被投入农业生产当中，在提高了作物产量的同时，农药化肥大量使用产生的非点源污染物随着径流和排水流入干净的水域，进而导致生态环境的恶化，在水环境污染中，农业非点源引起的水污染占了很大的比重。沟塘湿地可通过底泥截留吸附、植物吸收和微生物降解净化农田排水汇集的非点源污染物。目前，已有大量有关湿地去除氮、磷营养物的机理及去除能力研究，充分肯定了沟塘湿地在减轻地表水富营养化方面所发挥的巨大作用，但是关于沟塘系统与农田间的水力关系对非点源污染物去除影响的研究却很少，本文以江都农田水利科学研究站外围试验田及沟塘为试验区，实地勘察明确研究区内农田与沟塘的水力联系，定点监测水文及水质指标（铵态氮、总磷和硝态氮），结合理论分析，探究研究区沟塘的分布特性以及农田与沟塘水力关系对污染物去除的影响。得到主要研究成果如下:
　　(1)通过2016年水质指标监测，水稻处于生长期时，沟塘中的硝态氮变化不大，只在施肥时会剧增，而后伴随着时间迁移而回归稳定;铵态氮的监测结果稍有不同，铵态氮也是在施肥时浓度呈剧增态势，但由于其不稳定的特性，会迅速分解，浓度快速降低，降至很低的浓度，麦作期间铵态氮一直处于较低浓度;总磷监测结果都较低，稻作期间最大为0.39mg/L，麦作期间最大为0.42mg/L。无论是硝态氮、铵态氮和总磷，试验田外围农沟中的污染物浓度平均值都是最大的，稻作期间硝态氮和总磷属于中等变异，而铵态氮呈强变异性，麦作期间，硝态氮的变异性更小，更加稳定，铵态氮则延续了稻作期间的强变异性;
　　(2)考虑沟塘与农田的水力联系后，沟塘的水质净化效果只相当于理想条件下的70％～90％，当降解系数r很小(r=0.01d-1)，此时实现率ε最大，ε最大为89.05％，而后随r增大，ε不断下降，当r取0.1d-1时，ε取得最小值，ε最小为71.45％，然后随着r在增大，ε又缓慢增大;
　　(3)研究区农田与沟塘水力联系存在很大优化空间，研究区地势平坦，可以通过一些工程措施来改善其水力条件，以提高沟塘排污的能力。另外，在不增大沟塘面积情况下，可以通过水位调控，拉高排水农沟的水位，增加排水沟水深，以提高农沟的水质净化能力。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 非点源污染研究进展

1．2．2 排水沟塘对污染物的去除

1．3 研究内容及研究方法

1．4 技术路线

第二章 研究区概况与试验方法

2．1 研究区概况

2．1．1 自然地理条件

2．1．2 气候条件

2．1．3 研究区土壤情况

2．1．4 研究区种植情况

2．2 试验方法

2．2．1 试验设计及安排

2．2．2 堰口流量监测

2．2．3 水质监测

2．2．4 外围沟塘水位监测

2．3 本章小结

第三章 沟塘对N、P的截留及污染物变化分析

3．1 沟塘对N、P的截留作用

3．1．1 排水沟塘的性质

3．1．2 N、P污染物的来源及其存在形态

3．1．3 N、P污染物在沟塘中的迁移和转移

3．1．4 沟塘对N、P的截留作用

3．2 排水沟塘中污染物的变化分析

3．2．1 试验期间化肥施用情况

3．2．2 N、P污染物的变化特征

3．2．3 N、P污染物统计学分析

3．3 本章小结

第四章 研究区沟塘与农田的分布特性

4．1 研究区沟塘类型、大小

4．2 研究区各类沟塘分布特性

4．2．1 农沟

4．2．2 支沟

4．2．3 池塘

4．3 本章小结

第五章 排水沟塘对污染物的去除的影响

5．2 两种不同水力联系下污染物去除率的计算

5．2．1 理想水力条件下污染物去除率的计算

5．2．2 实际水力条件下污染物去除率计算

5．3 本章小结

结论

参考文献

致谢

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