次暴雨下灌区排水河道氮素迁移转化试验研究

以江苏溧水县岔河为研究对象,比较了在降雨条件下农田排水口与近农田河道中氮素浓度的差异,分析了TN、NH4+-N和NO3--N在不同生态护坡河道中时空变化规律。结果表明,产流初期农田排水出口氮素浓度较高,此后呈下降趋势,而河道中不同形态氮素浓度大多先于径流达到峰值,TN、NH4+-N浓度均呈现随降雨径流先增大后减小的趋势,NO3--N变化趋势比较平缓。且可溶性氮是氮素流失主要形态。TN、NH4+-N和NO3--N浓度在空间上也有其变化规律,由于河道生态系统的净化功能使得河道断面浓度明显低于农田排水出口,并且经过生态整治的河道在降雨径流条件下对氮素有较好的截留作用。而不同治理模式的河段对氮素的截留效果有明显差异,采用自然生态治理模式和植生型抛石护岸的河段对氮的截留效果要优于采用浆砌石护坡的河段。     

自然红壤坡地氮素在地表径流-土壤水系统迁移转化规律试验研究

目前对红壤坡地氮素流失的试验研究主要集中在人工土槽装置中监测径流和壤中流氮素,缺乏在野外自然坡情况下氮素在径流-壤中流及土壤中迁移转化过程的整体研究。为了探究天然红壤坡地氮素在地表径流-土壤水系统中的迁移转化规律,在江西水土保持生态科技园开展了3次坡地人工降雨氮素流失试验,对不同坡面及土壤初始条件下人工降雨过程中地表径流、壤中流及土壤水分状况与氮素（硝态氮和铵态氮）浓度进行了监测和分析。结果表明,初始坡面粗糙截流能力强,能减少地表径流产流量,但会导致硝态氮大量渗入土壤,造成硝态氮随土壤水的下移。自然坡地土壤中的大孔隙和土壤空间变异性是导致壤中流的主要原因,壤中流硝态氮浓度显著高于地表径流硝态氮浓度,导致壤中流硝态氮流失占比较高,第一次试验中硝态氮壤中流流失占比超过50%。相比较而言,壤中流与地表径流铵态氮浓度均较小,与铵态氮在土壤中较强的吸附能力有关。历次试验中,土壤硝态氮和铵态氮沿顺坡方向空间变异性较大,随时间变化无一致性规律,除受到坡面水力特征影响外,还受到土壤温度的影响。     

温室滴灌条件下NH_4~+-N转化迁移规律研究

在试验基础上 ,分析讨论了温室滴灌条件下铵态氮的转化迁移规律。研究表明滴灌条件下铵态氮主要在扩散机理作用下迁移速度缓慢 ,迁移距离小 ,在近离滴头附近的表层土壤中显著聚集。就吸附作用和硝化作用对铵态氮转化迁移规律的影响作了定量讨论。     

闸门调控对污染物迁移规律的影响实验研究

采用明渠水槽模拟河段,设置上游水闸,模拟分析不同的水流、不同的闸门开启条件下,闸门运行对水流情势和污染物迁移转化的影响.通过实验观测和模拟,研究闸门调节流量与上、下游水位的关系,分别比较了河道是否设置闸门、瞬间开闸与稳定闸门开度状态下,下泄流量污染物浓度变化.实验结果分析表明,通过合理的调度,闸门在一定开度下可以起到既保证上游污染物通过闸门,减少闸前污染物质的聚集,又可降低闸下河道沿程的污染物分布的作用,为进一步在实践中确定合理的考虑污染控制的闸坝调控方案提供了实验依据.     

曝气生物滤池系统处理含氨氮废水的试验研究

为了进一步研究曝气生物滤池工艺在污水处理中的应用,采用曝气生物滤池处理工艺,对氨氮质量浓度较高、其他污染物量较低的废水进行了工艺运行条件及处理特征的模拟试验,主要研究了气水比、水力负荷、氨氮负荷等因素对氨态氮等污染物处理效果的影响。结果表明,进水氨态氮质量浓度约为25 mg/L时,气水比为3∶1和4∶1时,曝气生物滤池系统出水氨态氮质量浓度均低于7 mg/L;系统出水COD平均质量浓度随气水比增大而升高;在气水比为2∶1,进水氨态氮质量浓度相近条件下,水力负荷调整为5 m~3/(m~2·h)时,系统出水氨态氮质量浓度低于12 mg/L,去除率达到54%。     

水稻灌区农业面源污染物迁移转化规律模拟研究

模拟水稻灌区中非自然水文过程及其驱动下的面源污染物迁移转化过程对了解水稻灌区面源污染形成机理以及污染控制具有重要的意义。将水稻灌区水文过程分为陆面水文过程和排水沟道水文过程,采用均衡法模拟陆面水文过程中稻田深层渗漏水量以及氨氮(NH4~+)、硝氮(NO_3~-)和磷酸根(PO_4~(3-))的渗漏通量,在此基础上,基于非稳定饱和渗流方程计算稻田深层渗漏过程所形成的侧向排水过程,作为排水沟道水文过程的输入项,基于动力波方程和一阶动力学方程描述了水稻灌区排水网络下的面源污染物运移和转化过程,提出了水稻灌区农业面源污染物迁移转化模型。根据前郭灌区2008—2009年的监测数据对模型渗流过程、主要面源污染物迁移转化过程参数进行率定,采用2010年的监测资料对模拟结果进行了验证。结果表明,基于所提出的方法模拟了稻田和排水沟道2个水文过程中NH4~+,NO_3~-和PO_4~(3-)的质量浓度峰值过程的差异,实现了水稻灌区陆面水文和排水沟水文过程的耦合。稻田水层中模拟NH4~+,NO_3~-和PO_4~(3-)的Nash-Sutcliffe系数分别为0.772、0.758和0.709,相对均方根误差(RMSE)分别为0.042、0.050和0.071,排水系统中模拟NH4~+、NO_3~-和PO_4~(3-)污染物的Nash-Sutcliffe系数分别为0.645、0.704和0.854,相对均方根误差(r RMSE)分别为0.072、0.060和0.031。所提出的方法可有效地模拟稻田渗流过程和排水过程中的面源污染物迁移转化过程。     

温室滴灌条件下尿素转化运移分布规律试验研究

在试验的基础上,分析讨论了温室滴灌条件下尿素氮运移分布和转化规律。并初步讨论了滴灌条件下不同灌溉施肥时段对尿素转化运移规律的影响。     

冬小麦田间根层中氮素迁移转化规律研究

在冬小麦生长期田间试验的基础上，建立了土壤──作物系统中水分运动及不同形态氮素迁移转化的数学模型，该模型考虑了有机氮的矿化、铵氮的硝化与挥发、硝态氮的反硝化以及土壤吸附、作物吸收等多种影响因素，利用溶质扩散──对流方程模拟了冬小麦生长期田间水分、铵氮、硝态氮含量及其分布的变化。模拟模型计算结果与田间试验结果比较说明，数学模型能较好地模拟田间的实际情况。模型计算结果表明，在不同灌水定额情况下，６０ｍｍ／次的灌水量就能基本满足作物生长的需要，而且几乎不造成深层渗漏。增大灌水定额，作物吸收水量的增加十分有限，却可能导致大量水的深层渗漏损失，溶解在土壤水中的硝态氮亦随土壤水往深层移动，作物吸收的氮量有所减少，并且随土壤水的下渗，硝态氮的深层渗漏损失显著增加。     

表施尿素下引黄畦灌水流中氮素迁移转化规律试验研究

为了研究引黄灌溉条件下氮素在地表水流中的特点,促进表施肥料下田间灌溉系统设计和管理的改进,基于引黄畦灌撒施和液施尿素试验资料,分析了地表水流中尿素沿畦长的迁移转化过程,水流水力、水质的影响,以及氮素浓度的时空变异特征。结果表明,水流中氮素主要以有机氮的形式存在,尿素的水解需要一个过程;悬浮颗粒物不是引起不同氮素沿程变化的主要原因。撒施在流速等作用下,氮素存在明显的畦首流失,畦尾累积,且总氮、有机氮、氨氮和硝氮与距离的相关系数都大于0.8,为高度相关。施肥方式对地表水流中氮素分布有显著的影响,液施较撒施可以提高地表水流中氮素时空分布的均匀性,总氮在撒施30 min时的变异系数比开始大0.38。不同氮素的性质不同,在迁移转化过程中不完全同步。     

菊粉对面团中水分迁移行为的影响规律研究

为了研究不同聚合度菊粉对面团中不同流动性水分迁移行为的影响规律,以短链、天然和长链菊粉及中筋面粉为原料,采用差示量热扫描仪(DSC)和核磁共振仪(NMR)分析了不同聚合度菊粉在不同添加量(0、2.5%、5.0%、7.5%、10.0%)时对面团中可冻结水(弱结合水和自由水)和不可冻结水(紧密结合水)的影响。DSC结果表明:3种不同聚合度菊粉的添加均引起面团中可冻结水含水率的下降和不可冻结水含水率的上升;NMR结果表明:随着菊粉添加量的增加,面团中紧密结合水和自由水含水率增大,弱结合水含水率减小,说明菊粉的添加促进了蛋白质与水分的相互作用,而抑制了淀粉与水分的相互作用。短链和天然菊粉对面团中自由水的影响较明显,而长链菊粉则对紧密结合水的影响较明显,3种菊粉都对弱结合水的影响较明显。分析显示DSC与NMR测得面团中水分状态的结果具有一致性,面团中水分迁移行为与菊粉添加量之间存在显著的线性相关性。     

阶梯-深潭结构的潜流交换及污染物运移模拟

为了揭示阶梯-深潭结构中河床污染物运移过程,以及潜流交换强度与单宽流量、坎高比的关系,探讨合适的阶梯-深潭治污工程参数,进行了多组阶梯-深潭结构潜流交换模拟.结果表明:地表水在阶梯坎上游进入河床,驱赶污染物至下游河床再排出,清洁区域自阶梯坎向上游延伸较快,当延伸至下游渐近线附近时污染物运移速度明显减缓;在相同的河床梯度...     

金墅湾水源地陆域保护区污染物输移规律及水力阻截关键技术

通过实地调研、资料解析、模型计算等多种方式,在掌握金墅湾水源地陆域保护区陆域污染源类型及入河负荷的基础上,深入研究汛期及非汛期水流运动特征及污染物输移规律。针对研究范围的实际情况,研究水力阻截设施的类型、布置及阻截效果等关键技术,提出既能达到减少进入保护区污染负荷,改善保护区水体水质,又能满足河网水动力要求的水力阻截方案。     

太湖污染物限制排污总量曲线研究

以《太湖流域水环境综合治理总体方案》提出的太湖2012年水质保护目标为基础,结合太湖分湖区实测水质浓度,确定太湖各湖区水质保护目标;提出太湖污染物限制排污总量曲线的概念,采用太湖二维水量水质模型,计算不同入湖水量条件下满足太湖2012年水质保护目标时的太湖污染物限制排污总量,结合入湖水量特征拟定太湖污染物限制排污总量曲线,并以实际入湖污染负荷量和太湖实测水质对太湖污染物限制排污总量曲线进行了检验,为严格限制纳污红线管理提供依据.     

滴灌带布设方式对棉田土壤盐分运移规律的影响研究

为探究1膜1管4行和1膜2管4行对滴灌棉田土壤水盐运移规律的影响,进行了滴灌棉田田间取土测定含水率和含盐量的实验。研究表明:在16次、12次这2种灌水频次、4种灌溉定额(6 000、5 250、4 500、3 750m3/hm2)和2种滴灌带布设方式(1膜1管4行和1膜2管4行)的16种组合下,1膜1管4行在滴管带下方有一个淡化区,1膜2管4行在滴管带下方有2个淡化区,淡化区成椭球形。通过对2种滴管带的布设方式的积盐区位置的分析发现:1膜2管4行更有益于棉花生长,灌溉水利用系数1膜2管4行较1膜1管4行高,减少了灌水时间,提高了灌水效率,减少了深层渗漏水量。     

滴灌下生物质改良材料对盐渍土水盐氮运移的调控效应

为探究生物质改良材料对滴灌盐渍土水、盐、肥运移过程的调控效应,采用土箱模拟试验,研究了水肥一体化滴灌条件下,生物炭和腐殖酸两种改良材料对盐渍土水、盐、氮运移和再分布过程及其时空分布特征的影响规律。结果表明：在滴灌条件下,盐渍土壤水盐的时空动态变化表现出明显的水分入渗驱动的盐分运移过程和蒸发扩散驱动的水盐再分布过程;铵态氮含量在时间上表现出先增大、后减小的变化趋势,在空间上的运移再分布特征较弱;硝态氮含量初始时空分布表现出与水盐相似的运移特征,受铵态氮硝化作用的多重影响,后期空间分布与铵态氮空间分布相似;生物炭通过提高土壤饱和导水率,增大了入渗阶段土壤水、盐、氮的运移速率和分布范围;腐殖酸通过提高土壤田间持水率增大了再分布过程土壤水、盐、氮的分布范围和强度,同时其对尿素的水解和硝化过程表现出更强的抑制效果。应用生物质改良材料在改变土壤物理性状进而调控滴灌土壤水盐运移的同时,还影响土壤氮素转化运移过程及其分布,这为水肥一体化滴灌盐渍农田的节水、控盐、减肥治理提供了理论基础。     

滨海盐碱棉田水盐及棉花生长动态研究

研究了在不同初始盐度造墒条件下,滨海盐碱地覆膜棉田水盐分布及棉花生长动态特征。结果表明,棉花生育期结束后,经雨季淋洗T、D1、D2、D3处理0~40cm土层土壤电导率分别降低了40.60%、37.04%、45.12%、57.56%,0~100cm土层土壤脱盐率分别为33.02%、32.78%、28.19%和34.37%。D3处理干物质总量分别比T、D1和D2处理降低了98.09%、120.21%、76.34%。产量以D1处理最高(3 156.78kg/hm2),D3处理最低,较D1处理减少了30.25%;T处理纤维品质为B级,优于其他处理(均为C级),不同处理间断裂比强度、伸长率等差异不明显。降水对0~40cm土层内盐分淋洗效果明显,咸水滴灌未对棉花产量产生不利影响。     

不同灌水量对盆栽棉花干物质积累和分配的影响

为研究不同灌水量对转基因抗虫棉生物量的影响,在盆栽条件下,以华杂棉H318为试验材料,参照自然蒸发量,设置5个灌溉处理(T1、T2、T3、T4、T5),研究不同灌水量对棉花干物质积累和分配的影响。结果表明,随灌水量增加,生殖器官干质量和铃数呈上升趋势,根系和地上部分生物量增加。"果节/叶面积"以T5最大,"铃数/叶面积"T1最高,"生殖器官干质量/叶面积"随灌水量减少而降低。T3处理根冠比和生殖器官干物质分配率较高,生物量灌溉水利用效率最大。在提高水分利用效率的前提下,T3为最佳的灌水比例。     

水肥耦合条件下小麦田根系层土壤总磷迁移特征

以小麦为研究对象,通过田间小区试验对生育期内水肥耦合条件下小麦根系层(0~100 cm)总磷浓度迁移过程的监测,系统分析了不同灌水量(高水7.6 mm、低水6.1 mm)及不同施肥量下(高肥125 kg/hm~2、低肥75 kg/hm~2)总磷在根系层的迁移转化规律。     

软起动技术在泵站中的应用研究

软起动装置不仅可根据负载的要求选择不同的起、停方式，从而调整起动转矩和起动时间，而且起动过程无电流冲击，停机过程可控制，因而其应用越来越受到重视。通过对传统电机起动装置和软起动装置起动、停机等性能的比较，认为：软起动技术非常适合水泵机组的起停，它不仅在技术上已经成熟，经济上也巳趋于合理。