论文部分内容阅读
排水沟渠是河流水系的重要组成部分,对汇水区氮磷营养负荷向下游水体的传输具有一定的滞留和调控功能。本研究以合肥市城郊的典型排水沟渠——关镇河支渠为研究对象,选择NaCl为保守性示踪剂、NH4Cl和KH2PO4为添加营养盐,开展现场瞬时投加示踪试验。在此基础上,利用OTIS模型模拟沟渠水体氮磷运移规律,解析暂态存储模块对氮、磷营养盐输移规律的影响程度,并进行参数灵敏性分析;利用养分螺旋原理,评估排水沟渠氮磷营养盐滞留能力,探究生活污水为主要补给源的城郊排水沟渠氮磷营养盐滞留特征。现将取得的成果概述如下: (1)关镇河支渠水文参数D、A、As、α均值分别为0.145 m2·s-1、0.417 m2、0.125m2和2.30×10-3s-1,与国内外其他地区的溪流/排水沟渠大体相当;暂态存储指标中,除了Ts偏低以外,As/A、Tc、Ls、Rh和F200 med等均与国内外相似空间尺度水体相当;回归分析表明,水文参数中仅A与流量Q表现出明显的相关性,大部分暂态存储指标与流量Q、流速v存在明显的相关关系。 (2)对OTIS模型不同功能模块贡献程度的分析表明,暂态存储对于主流区Cl-模拟浓度穿透曲线(BTCs)峰值影响很大,相对偏差达24.23%~117.26%,显著高于对峰值出现时间的影响,且暂态存储影响显著超过侧向补给作用;相关性分析表明,主流区Cl模拟浓度BTCs峰值和出现时间的相对偏差与As/A具有极显著相关性,流量与峰值和峰值出现时间的相关性则较弱。 (3)参数灵敏度分析表明,OTIS模型参数灵敏度排序为A>As>α>D。 (4)氮磷滞留特征分析表明,NH+4和SRP吸收长度Sw相当大,最大值分别高达934020、47518m,且吸收系数λ、λs及养分螺旋指标Sw、Vf和U均不同程度的出现了负值现象,意味着关镇河支渠已基本不具备氮磷滞留能力,甚至表现出营养盐“源”的特征。根据相关分析,Vf-NH+4与h、Q和ρ(NH+4)存在显著的相关关系,VrSRP和U-SRP都与w呈显著正相关,绝大部分养分螺旋指标与营养盐背景浓度没有明显的相关关系。 (5)关镇河支渠沉积物磷吸附量随时间延长而增大,EPC0为0.073~0.150mg·L-1,释放风险较高。OTIS模型中吸附系数(λ)、(λ)s分别为9.84×10-5±3.95×10-4 s-1和-1.95×10-4±5.13×10-4 s-1,ρ值为228~23845 mg·L-1,与国外学者的相关研究结果较为接近。从浓度-时间过程曲线的拟合效果看,吸附作用或许是关镇河支渠SRP滞留的主要作用机制。