基于数值模拟的排水沟渠营养盐滞留机制解析

作者：李如忠; 徐圣伟; 傅扬; 何芮; 刘可诚

来源：环境科学学报, 2022, 1-9.

• 排水沟渠
• 水文过程
• 生物吸收
• 物理化学吸附
• 营养盐滞留机制

现有溪流沟渠营养盐滞留研究对滞留机制精细化的描述或刻画相当不足，难以满足小流域水环境管理和沟渠营养盐滞留环境生态功能提升的需要.针对此问题，本文首先对传统的营养螺旋指标概念进行拓展，提出了面向水文过程、生物吸收和物理化学吸附作用的营养螺旋指标，并给出了量化指标内在关系的计算模式.在此基础上，利用OTIS模型及数值模拟技术，定量估算水文过程、生物吸收和物理化学吸附作用的营养盐滞留贡献率及其相对贡献水平，从而解析排水沟渠营养盐滞留机制.案例分析表明，在排水沟渠NH_4~+和PO_4~(3-)滞留中，水文过程占据绝对主导地位，生物吸收和物理化学吸附滞留贡献较小.其中，水文过程、生物吸收和物理化学吸附对NH4+滞留率变化范围分别为7.91%～13.07%、0.09%～0.27%和0.31%～0.58%，相对贡献水平变化范围分别为91.75%～95.29%、1.07%～2.00%和3.64%～6.26%；对PO43-滞留率变化范围分别为7.82%～12.94%、0.06%～0.35%和0.18%～0.57%，相对贡献水平分别为92.36%～97.09%、0.69%～2.60%和2.22%～4.88%.案例分析结果验证了营养螺旋指标拓展及其内在关系度量对精细刻画排水沟渠营养盐滞留机制的适用性和有效性.

• 单位
  合肥工业大学