该文研究的主要内容是与澳大利亚CSIRO Division of Land and Water合作的FILTER项目中数学模型及数值模拟部分.FILTER(Filtration and Irrigated cropping for Land Treatment and Effluent Reuse)系统是一种将城市污水土地处理方法与污水灌溉作物相结合以达到污水处理与污水再利用的综合处理方法.该方法由澳大利亚的Jayawardane提出并做了相应的野外试验研究.该文详细介绍了该试验的原理和过程,并对前两个试验季的数据资料进行了整理说明.在研究和对比国内外各种数学模型的基础上,该文建立了土壤中氮素转化与运移的数学模型Nitrogen 2D,该模型描述了不同类型氮素在二维饱和—非饱和土壤中的运动及转化,提出了完整和齐全的水流运动定解问题,概化和简化了氮素集合体的划分,给出了氮素转化和运移的对流、弥散、硝化、反硝化、挥发、作物吸收、深层渗漏、固持和矿化等转化运移方式和控制方程,并可以考虑各种环境因素对氮素转化的影响.该文的数值模型以SWMS 2D为基础,对铵态氮和硝态氮的运移方程采用迦辽金有限元法进行求解,氮素之间的转化作为源汇项加入到运移方程之中进行处理,提出了比较完整的污水灌溉条件下饱和—非饱和水分和氮素的数学模型和实用分析软件.为了验证所提出的数值模型,该文利用FILTER野外试验实测的前两个试验季的数据资料进行了数值模拟,数值模拟的内容包括地下水位变化,排水中铵态氮、硝态氮的浓度变化三个部分.其中第一个试验季的数值模拟用于校正模型中的各种参数,第二个试验季的数值模拟则利用校正好的参数对模型进行验证.验证结果表明,校正的参数对第二个试验季的数值模拟仍然有效,证明了数值模型的实用性和可靠性.虽然该章通过两个试验季的试验资料对模型的正确性进行了初步验证工作,但是由于试验数据不够完整,只能从比较宏观的角度上对试验期间的地下水位以及排水中的无机氮浓度这些方面进行验证,对于试验过程中土壤剖面含水量以及剖面无机氮的变化规律等比较细致的验证工作尚未能进行.综上所述,该文利用澳大利亚污水灌溉两个试验季的数据资料进行的模拟结果表明,两个试验季的数值模拟结果与试验实测结果均拟和较好,计算误差可以接受,证明该文的数值模型具有较大的可信度和实用性.目前的氮素转化运移模型已经能够使用,但可能还需要进一步的改进和验证工作.该文所提出的数值模型可以用于模拟施肥条件下的氮肥流失和确定污灌系统可行性等研究和生产实践中.