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文檔簡介
1、地下水在工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及居民生活等領(lǐng)域中均占有重要的地位,地下水的安全問題也直接影響著人們的生活質(zhì)量。近年來,隨著農(nóng)藥化肥使用量的增加,化肥淋失造成的地下水污染問題也越來越嚴(yán)重。本文為了研究河北平原區(qū)地下水農(nóng)業(yè)面源污染情況,以硝態(tài)氮為研究對(duì)象,結(jié)合石家莊石津灌區(qū)的水文氣象資料、田間試驗(yàn)以及地下水質(zhì)等觀測(cè)數(shù)據(jù),建立基于MODFLOW數(shù)值模擬軟件的灌區(qū)地下水溶質(zhì)運(yùn)移模擬模型。通過田間試驗(yàn)掌握農(nóng)田土壤剖面硝態(tài)氮的運(yùn)移轉(zhuǎn)化規(guī)律,運(yùn)用軟件模擬研究地
2、下水硝態(tài)氮的污染程度,為指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、控制地下水農(nóng)業(yè)面源污染提供參考依據(jù)。
研究區(qū)是河北省大型灌區(qū)之一的石津灌區(qū),位于河北平原中南部地區(qū),水文氣候、農(nóng)業(yè)種植和管理等各方面均屬于典型的華北農(nóng)業(yè)特點(diǎn),具有良好的代表性。研究采用田間試驗(yàn)與數(shù)值模擬軟件相結(jié)合的方法。田間試驗(yàn)主要針對(duì)不同埋深的土壤硝態(tài)氮含量與含水量進(jìn)行測(cè)定以及對(duì)地下水水位與水質(zhì)進(jìn)行定期觀測(cè)。數(shù)值模擬則是通過對(duì)研究區(qū)模擬范圍的合理劃分以及水文地質(zhì)參數(shù)的正確選取,建立與
3、研究區(qū)實(shí)際情況具有較高可靠度的水文地質(zhì)模型,再以田間試驗(yàn)所得地下水位和硝態(tài)氮淋溶量數(shù)據(jù)作為輸入項(xiàng),實(shí)現(xiàn)研究區(qū)水分和硝態(tài)氮在土壤飽和帶的運(yùn)移模擬,預(yù)測(cè)不同降雨、灌溉及施肥條件下農(nóng)藥化肥中硝態(tài)氮對(duì)地下水的污染程度。其中地下水硝態(tài)氮運(yùn)移模擬模型的建立以及對(duì)不同水文年地下水污染程度的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)是本論文的關(guān)鍵。
論文模擬時(shí)間為2011年11月至2012年10月,根據(jù)田間試驗(yàn)觀測(cè)日期確定應(yīng)力期,每個(gè)應(yīng)力期內(nèi)每三天為一個(gè)時(shí)間步長。2011
4、年11月19日到2012年6月2日為模擬識(shí)別階段,2012年6月3日到2012年10月5日為模擬驗(yàn)證階段。根據(jù)研究區(qū)土壤性質(zhì)以及水文地質(zhì)條件,將研究對(duì)象含水層垂直方向概化為1層。由于取水灌溉條件不同,研究區(qū)水平方向劃分為3個(gè)區(qū),分別為西北部的井灌區(qū),東南部的渠灌區(qū)和中部的井渠聯(lián)合灌區(qū)。為了分析不同水文年降雨、灌溉條件下硝態(tài)氮對(duì)地下水的污染程度,分別選取豐水年和枯水年的降雨系列,設(shè)置不同的灌溉施肥措施,利用識(shí)別驗(yàn)證后的模型,對(duì)研究區(qū)地下水
5、硝態(tài)氮長期淋失累積規(guī)律進(jìn)行研究。結(jié)果表明,常規(guī)的經(jīng)驗(yàn)施肥灌溉量已經(jīng)造成了淺層地下水的硝態(tài)氮污染,其中渠灌區(qū)污染較為嚴(yán)重,井灌區(qū)污染較輕。一般條件下,硝態(tài)氮運(yùn)移速率隨深度增加逐漸變緩,短期內(nèi)淺層地下水水質(zhì)總體沒有明顯惡化,但是,井灌區(qū)由于不斷抽取地下水進(jìn)行灌溉,加快了硝態(tài)氮的垂向運(yùn)移速率,對(duì)較深層的地下水環(huán)境也構(gòu)成了威脅。通過動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)還可以發(fā)現(xiàn),降雨是造成硝態(tài)氮深層淋失的最主要因素,同時(shí)硝態(tài)氮的運(yùn)移對(duì)灌溉量因素也較為敏感。因此,在實(shí)際農(nóng)業(yè)
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