农业非点源污染田间模型及其应用

非点源污染的负荷定量化研究是控制、评价和管理非点源污染的基础.农业非点源污染负荷估算包括农田排水估算和排水中的污染物浓度预测2个环节.依据水量平衡原理,农田排水应用DRAINMOD模型估算;将农田的施肥和灌溉过程合成作为田间污染物浓度的脉冲输入,农田排水中的污染物浓度变化则视作对应于此脉冲输入的响应过程,而污染物在田间的复杂迁移转化过程以逆高斯概率密度函数隐含表达.以此为基础,构建了农田尺度农业非点源污染负荷估算模型.以青铜峡灌区典型试验区为例,对稻田排水沟中硝态氮(NO_3~--N)和总磷(TP)的负荷过程进行了模拟,结果表明,模型估算结果和实测污染物负荷过程非常接近,Nash-Suttcliffe模拟效率系数分别为0.963和0.945,表明该模型具有较高的可靠性.     

土壤优先流的理论研究和试验分析

在活动流场模型的基础上建立了新的溶质运移控制方程,研究了流场分形特征参数的计算方法;采用4组染色示踪试验资料,分析了活动流场模型模拟土壤水流运动和溶质运移宏观非均匀特征的适用性.模拟分析表明,活动流场模型能较准确地捕捉到土壤中的优先流特别是不稳定流的宏观运动特征;土壤存在大孔隙结构的情况下,水流和溶质将更快的迁移到深层土壤,活动流场模型模拟计算的入渗深度偏小,但大于连续性模型的模拟计算结果;当土壤中的大孔隙结构较少时,活动流场模型模拟预测的土壤含水率分布和溶质浓度分布与实测结果比较一致.     

Development and application of a two-dimensional water quality model for theDaqinghe River Mouth of the Dianchi Lake

Water quality models are important tools to support the optimization of aquatic ecosystem rehabilitation programs and assess their efficiency. Basing on the flow conditions of the Daqinghe River Mouth of the Dianchi Lake, China, two-dimensional water quality model was developed in the research. The hydrodynamics module was numerically solved by the alternating direction iteration (ADI) method. The parameters of the water quality module were obtained through the in situ experiments and the lab analyses that were conducted from 2006 to 2007. The model was calibrated and verified by the observation data in 2007. Among the four modelled key variables that were water level, CODcr, NH3-N and PO4-P, the minimum value of the coefficient of determination (CoD) was 0.69, which mean the model performed reasonably well. The developed model was then applied to simulate the water quality changes at the downstream cross-section assuming that the designed restoration programs were implemented. According to the simulated results, the restoration programs could cut down the loads of CODcr and PO4-P about 15%, however, they would have very little effect on the NH3-N removal. Besides, the water quality at the outlet cross-section would be still in class V (3838-02), indicating more measures should be taken to further reduce the loads. The study demonstrated the capability of water quality models to support aquatic ecosystem restorations.     

滇池大清河河口二维水环境模型研究与应用

以滇池大清河河口为对象,根据其水动力特征,建立了二维水环境模型.其中水动力模块采用交替方向迭代法进行数值求解,水质模块中参数的取值通过2006年和2007年现场原位实验和实验室模拟实验获得,并利用2007年的实际监测数据对模型进行率定和验证.运用率定的模型,模拟了生态修复工程实施后大清河人湖控制断面的水质变化情况,以期为治理方案的优化和效果评价提供参考.     

用RBCA和CLEA模型推导土壤中苯并[a]芘的标准值

我国现行土壤环境质量标准中尚未包含苯并[a]芘(B[a]P). 分别应用2种国际上认可的RBCA和CLEA模型,获取了土壤中B[a]P的标准值,并对2种模型的计算结果和取值进行了比较. 结果表明,在目标风险水平设定为10-5时,RBCA和CLEA模型计算的住宅用地土壤B[a]P标准值分别为0.83和1.21 mg/kg;工业用地标准值分别为4.10和26.30 mg/kg. 2种模型住宅用地的标准差异不大,且与其他国家的标准水平基本接近;工业用地的标准差异较大,其中RBCA模型的结果更接近于其他国家标准,而CLEA模型的结果则明显偏高. 造成2种模型计算结果差异的原因主要来自于两方面,即模型的方法原理不同导致的暴露量计算差异以及采用的毒理学数据来源不同导致的数据水平差异. 2种模型暴露途径解析的结果均表明,经口摄入和皮肤接触是土壤污染物B[a]P人体暴露的主要途径,而口鼻吸入导致的暴露量很小.      

填埋场产气规律的模型预测

垃圾填埋产气率预测对于评估填埋场能源气体产生潜力,确定填埋气体利用方式极为关键. 通过对南京水阁垃圾填埋场的现场取样、抽气试验及工程运行等数据的分析,讨论了对于填埋气体产生的两步一级反应耦合模型的求解方法;建立了基于有机物分解数据和现场抽气试验数据的2类求解途径,并对各自的适用范围进行了分析;给出了最大产气率、最大产气率发生时间和最大产气率发生时已产气量的解析解,其中最大产气率与反应速率常数(K)和总产气量(L0)有关,最大产气率发生时间仅与K有关,而最大产气率发生时的已产气量占总产气量的比率为常数,与反应介质、反应条件等均无关. 结果表明,填埋气体两步一级反应耦合模型的预测结果与实测结果较吻合.      

基于仿真的新建污水处理厂工艺参数调试

基于ASM2D模型建立了上海某新建污水厂倒置AAO流程的数学模型,并采用该厂进、出水设计数据对模型进行校正,其中,ASM2D各组分浓度分布参考文献值.同时,通过仿真计算研究了不同温度下进水流量、污泥回流比、混合液回流比及进水流量分配比对出水总化学需氧量（TCOD）、氨氮（SNH3）、总氮（TN）、总磷（TP）及总悬浮颗粒物（TSS）的影响.结果表明,研究获得的定性和定量两方面结果可供该厂在工艺参数调试中作参考.计算机仿真技术在新建污水厂工艺参数调试中的应用可以减少调试时间,降低调试费用,取得良好的经济效益与环境效益.     

基于高光谱特征提取的藻类叶绿素a反演模型

选取自然界中分布较广泛的小球藻和铜绿微囊藻为研究对象,进行室内藻类光谱试验,同步测定其ρ(叶绿素a),并分别建立基于混合高斯函数的小球藻和铜绿微囊藻高光谱信息模型. 在此基础上,利用模拟退火算法实现模型的非线性参数拟合,提取这2种藻的高光谱特征,通过非线性回归分析,反演得到分解后的高光谱信息模型的峰高(h_i)与ρ(叶绿素a)的定量模型,实现对水体中小球藻和铜绿微囊藻ρ(叶绿素a)的预测. 结果表明:藻类高光谱特征提取算法能有效揭示小球藻和铜绿微囊藻的光谱本质特征,并得出相应的小球藻和铜绿微囊藻叶绿素a反演模型.      

构建湿地系统水力学参数的设计模型研究

构建湿地污水处理系统的水力学参数对于其功能的发挥起着非常重要的作用。在探讨构建湿地主要水力学设计参数的基础上,根据描述构建湿地污染物去除的几类机理模型:一级动力学模型、连续完全混合反应器模型、Monod动力学模型、Ergun公式以及对流-弥散模型,分别导出了相应的构建湿地污水处理系统水力学设计参数的计算模型并分析了不同设计模型的特点。     

非点源污染模型AnnAGNPS在三峡库区林农复合小流域模拟效果评定

应用连续农业非点源污染AnnAGNPS模型(Annualized AGricultural NonPoint Source Model)模拟三峡库区林农复合小流域的径流、泥沙和营养物输出,以2003年和2004年的小流域观测数据对模型分别进行校准和验证,并以统计参量决定系数(R2)、Nash-Sutcliffe效率系数(E)和相对误差(VE)对模拟结果进行评定.结果表明,径流量模型模拟结果误差在可接受范围之内,模型校准期模拟值VE值为5.0%(R2=0.93,p<0.05),验证期内模型VE值为6.7%(R2=0.90,p<0.05);与径流模拟比较,泥沙模拟结果精度较低,校准期内模型VE值为15.1%(R2=0.63,p<0.05),验证期内模型VE值为26.7%(R2=0.59,p<0.05);次降水较小,产生径流和泥沙较少时,模型模拟值则偏高,反之则偏低.氮输出模拟决定系数R2值0.68(p<0.05),略高于磷输出模拟决定系数(R2=0.65,p<0.05).模型对径流输出的模拟精度高于对泥沙和营养物的输出模拟.在三峡库区农林复合小流域应用AnnAGNPS模型模拟农业非点源污染输出满足流域管理要求.