發(fā)布時(shí)間：2020-07-19 17:17

【摘要】：源頭溪流數(shù)量眾多、分布廣泛,對(duì)于改善和調(diào)控流域下游水質(zhì)具有重要作用。為揭示源頭溪流中氮磷吸收動(dòng)力學(xué)特征及耦合吸收作用機(jī)制,選擇合肥城郊的兩條源頭溪流為研究對(duì)象,分別以NaCl和NaBr為保守型示蹤劑,KNO_3(或NH_4Cl)和KH_2PO_4為添加營養(yǎng)鹽,于2017年10月~2018年5月共開展了10次由單、雙營養(yǎng)添加構(gòu)成的示蹤試驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上,借助TASCC(Tracer Additions for Spiraling Curve Characterization)技術(shù)嘗試解析源頭溪流氮磷滯留特征;再從氮、磷耦合角度評(píng)估氮磷滯留潛力,并揭示相應(yīng)的耦合作用機(jī)制;最后,利用相關(guān)性分析和回歸分析,識(shí)別影響氮磷耦合吸收的主要環(huán)境因子。本研究取得的主要成果如下:(1)基于TASCC的動(dòng)態(tài)養(yǎng)分螺旋指標(biāo)計(jì)算結(jié)果表明,溪流中硝態(tài)氮、氨氮和磷酸鹽的背景吸收長度S_(w-amb)平均值分別為464.37m、395.72m和303.22m,一致顯著低于試驗(yàn)渠段所在溪流總長度,意味著溪流對(duì)硝態(tài)氮、氨氮和磷酸鹽均具有一定的截流凈化能力。(2)M-M方程能夠較好地模擬溪流中硝態(tài)氮、氨氮和磷酸鹽的動(dòng)態(tài)吸收過程,并得到相應(yīng)養(yǎng)分的最大吸收速率U_(max)平均值分別為0.16 mg/(m~2·s)、0.25 mg/(m~2·s)和0.17 mg/(m~2·s);溫度和渠道地貌形態(tài)結(jié)構(gòu)異質(zhì)性是影響溪流中硝態(tài)氮、氨氮和磷酸鹽滯留過程及潛力的關(guān)鍵因素,其他因素的影響相對(duì)較小。(3)硝態(tài)氮與磷酸鹽共同添加時(shí)兩者的最大吸收速率U_(max)較單獨(dú)添加時(shí)分別提升了15.38%~81.25%、15.38%~127.78%,半飽和常數(shù)K_m則分別降低了15.38%~41.71%、8.54%~40.43%;氨氮與磷酸鹽共同添加時(shí)兩者的U_(max)較單獨(dú)添加時(shí)分別提升了34.38%~80.95%、46.15%~115.38%,K_m則分別降低了8.23%~48.70%、12.66%~40.63%,表明溪流中的硝態(tài)氮與磷酸鹽、氨氮和磷酸鹽吸收均受到彼此可利用量的影響,即表現(xiàn)出不同程度的協(xié)同效應(yīng)。(4)氮磷耦合吸收響應(yīng)曲面模型定量模擬了養(yǎng)分耦合吸收動(dòng)力學(xué)過程,并得到硝態(tài)氮與磷酸鹽耦合吸收時(shí)兩者的最大吸收速率U_(max)平均值分別為0.28mg/(m~2·s)、0.39 mg/(m~2·s);氨氮與磷酸鹽耦合吸收時(shí)兩者的最大吸收速率U_(max)平均值分別為0.44 mg/(m~2·s)、0.33 mg/(m~2·s);M-M模型擬合得到的U_(max)擬合結(jié)果一致低于氮磷耦合吸收響應(yīng)曲面模型。(5)渠道地貌形態(tài)結(jié)構(gòu)異質(zhì)性是影響氮磷耦合吸收的關(guān)鍵因素,水文因素次之,背景濃度的影響相對(duì)較小。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X52
【圖文】：

第二章 研究區(qū)概況及試驗(yàn)方案1 研究區(qū)概況1.1 自然地理概況二十埠河發(fā)源于長豐縣三十頭鄉(xiāng)南部的農(nóng)作區(qū)，主要流經(jīng)合肥東北部地區(qū)南淝河的重要支流，流域面積達(dá) 136km2，全長共 27km。二十埠河所屬區(qū)域，氣溫 15.7℃，年均降水量 941.32mm，四季分明，為典型的亞熱帶季風(fēng)性濕潤。流域境內(nèi)兩岸地勢(shì)較為平緩，平均海拔 20-40m；地貌類型包括丘陵崗地、殘丘和低洼平原，且以丘陵崗地為主；土壤主要以黃棕壤和水稻土為主，植蓋主要為雜草和常見闊葉樹，主要樹種有柳樹、刺槐、冬青和黑松等。上游利用類型以農(nóng)業(yè)用地為主，下游主要為建設(shè)用地。二十埠河在肥東縣河上口匯入南淝河后入巢湖，是巢湖重要氮磷污染來源，每年向巢湖輸送大量富含的污水。本研究從二十埠河為數(shù)眾多的支流中篩選出張洼小溪流與磨店小溪對(duì)象（圖 2.1）。

(c)改造后上游 (d)改造后下游圖 2.3 磨店小溪流現(xiàn)場(chǎng)照片F(xiàn)ig 2.3 Field photos of Modian creek2.1.3 張洼小溪流概況張洼小溪流位于新蚌埠路與新汴河路交叉口附近，全長約 2.3km，陶沖水庫是該溪流重要補(bǔ)給水源地之一。在唐河?xùn)|路與新汴河路間選擇一條長約 140m 的溪流渠段，作為野外示蹤試驗(yàn)靶區(qū)。溪流形態(tài)較為復(fù)雜，基本呈“S”型，上下游形態(tài)較為曲折，各存在一處接近 90°的彎道，中部渠段相對(duì)較為平直，斷面規(guī)則性較好。渠道河床地貌特征豐富，整個(gè)試驗(yàn)渠段存在多個(gè)深潭-淺灘序列。下切深度0.2~1.7m ，水深 26~58cm ，水面寬度 0.73~1.49m ，流速 15~30cm/s ，流量0.045~0.084m3/s。渠道西側(cè)主要為蔬菜種植用地，渠壁光滑陡峭，東側(cè)為橋梁施工道路，渠岸較為平緩，遍布雜草和碎石，水中鮮有大型水生植物生長。水中 NO3-N、NH4-N 和 PO4-P 的平均濃度分別為 0.30、0.45 和 0.04mg/L。

(c)2018 年 4 月 16 日 (d)2018 年 5 月 2 日?qǐng)D 2.5 張洼小溪流現(xiàn)場(chǎng)照片F(xiàn)ig 2.5 Field photos of Zhangwa creek2.2 野外示蹤試驗(yàn)方案本研究于 2017 年 10 月~2018 年 5 月在擬選定的兩個(gè)試驗(yàn)渠段共開展了 10 次現(xiàn)場(chǎng)瞬時(shí)投加示蹤試驗(yàn)。其中，前 4 次示蹤試驗(yàn)開展于磨店小溪流，試驗(yàn)編號(hào)分別記為 M1、M2、M3 和 M4，后 6 次示蹤試驗(yàn)開展于張洼小溪流，試驗(yàn)編號(hào)分別記為 Z1、Z2、Z3、Z4、Z5 和 Z6。10 次示蹤試驗(yàn)均選取 NaCl 和 NaBr 作為保守型示蹤劑，KH2PO4作為磷添加營養(yǎng)鹽，并分別選取 KNO3或 NH4Cl 作為氮添加營養(yǎng)鹽與 KH2PO4配對(duì)各開展 5 次現(xiàn)場(chǎng)瞬時(shí)投加示蹤試驗(yàn)。在每次示蹤試驗(yàn)前一天，前往現(xiàn)場(chǎng)開展 NO3-N（或 NH4-N）、PO4-P、Brˉ和 Clˉ等示蹤離子的背景濃度調(diào)查和溪流流量估算，并結(jié)合擬達(dá)到的濃度峰值，確定各示蹤劑投加量。每次示蹤試驗(yàn)均包括單、雙營養(yǎng)添加試驗(yàn)兩種情形，且保持單、雙營養(yǎng)添加試驗(yàn)中的同一種營養(yǎng)鹽投加量相同。具體試驗(yàn)過程如下：

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1 吳丹明;張立魁;;TASCC、D級(jí)髂動(dòng)脈病變的腔內(nèi)治療[J];中國血管外科雜志(電子版);2011年02期

2 李如忠;董玉紅;錢靖;;基于TASCC的典型農(nóng)田溪流氨氮滯留及吸收動(dòng)力學(xué)模擬[J];中國環(huán)境科學(xué);2015年05期

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1 許大強(qiáng);基于TASCC的源頭溪流氮磷滯留特征及耦合吸收效應(yīng)模擬[D];合肥工業(yè)大學(xué);2019年

本文編號(hào)：2762716