表面流人工湿地具有投资费用低，运行简单，管理方便的优势，能够有效且广泛用于农业面源污染处理。表面流人工湿地的运行能力一般用水力性能和净化效果来评价。其中水力性能是前提，净化效果是目的。然而，因设计不当而造成污染物净化效果无法达到要求的情况屡见不鲜，为确立合理的表面流人工湿地设计参数，提高人工湿地水力性能和净化效果，本文基于EFDC模型，开展表面流人工湿地数值模拟研究。主要研究内容及结论如下：
　　(1)表面流人工湿地水动力模型构建
　　建立表面流人工湿地的EFDC水动力模型，利用2019年5月和2019年7月的12个表面流人工湿地的实测示踪数据开展模型的率定和验证，结果表明，在水动力模型的率定期内，66.67%的示踪数据模拟结果为中等及以上，即相关系数＞0.7、纳什系数＞0.4、相对误差＜20%；在验证期内，同样66.67%的示踪数据模拟结果为中等及以上，构建的水动力模型可以用于表面流人工湿地水动力过程模拟。
　　(2)表面流人工湿地水质模型构建
　　建立表面流人工湿地的EFDC水质模型，确定了影响表面流人工湿地总氮、总磷、硝氮、氨氮模拟的敏感参数为：底泥对磷酸根、硝氮、氨氮的吸收/释放通量、最大硝化反应速率、硝化作用最适温度。基于监测点总氮、总磷、硝氮、氨氮的水质浓度数据开展模型的率定和验证，结果表明，在率定期内，92.18%水质模拟与实测数据的相对误差在20%以内；在验证期内，89.06%水质模拟与实测数据的相对误差在20%以内。验证期结果略差于率定期，但整体满足精度要求，构建的水质耦合模型可以用于表面流人工湿地水质过程的模拟。
　　(3)模型参数尺度扩展适应性评价
　　应用上述表面流人工湿地模型参数，构建较大尺度塘堰湿地水动力、水质模型，并用实测示踪数据和水质浓度数据对模型进行扩展验证，结果表明，66.67%的示踪数据模拟结果为中及以上，91.67%的水质浓度数据模拟值和实测值的相对误差在20%以内，模拟数据与实测数据总体吻合度较高，验证了表面流人工湿地模型参数尺度拓展的可行性。
　　(4)表面流人工湿地最优隔长比模拟分析
　　基于EFDC模型，开展不同长宽比条件下模型湿地与实际湿地的水动力及水质过程模拟分析，优选出不同情况下的隔长比，为表面流人工湿地优化设计和提升改造提供依据。结果表明：
　　1)表面流人工湿地最优隔长比随长宽比的增加而增大，当长宽比由1、2、4变为4、8、16时，对应的最优隔长比分别为0.675、0.850、0.938；2)增大隔长比能明显提升湿地水力性能，但对湿地净化效果作用不显著；3)增大面积对表面流人工湿地的水力性能几乎没有影响，但却能显著提升湿地的净化效果。
　　(5)表面流人工湿地水力效率的影响因素
　　结合全因子试验方案，模拟不同参数(长宽比、水深、水力负荷)下表面流人工湿地水动力过程，探究了不同设计参数及其交互作用对人工湿地水力效率的影响，并将输出结果与设计参数间建立回归方程，结果表明：
　　1)水力效率随长宽比增大而增大，且二者呈指数相关关系。水力效率随水深的减小和水力负荷的增大而增加。长宽比过大或过小，改变水力负荷或水深对水力效率的影响均不大；2)为了使得水力效率＞0.90，必须使得长宽比高于2.56，如果条件允许，可以让长宽比保持在高于6.25的范围，这样无论水深和水力负荷在取值范围内如何波动，都能使得水力效率处于一个较高值；3)水深越小，水力效率越高，且此时增大水力负荷对水力效率的影响越小；4)水力负荷越大，水力效率越低，且此时增大水深对水力效率的改善效果越弱；5)长宽比、水深、水力负荷与水力效率之间的回归方程为：λ=?0.176?H+0.064?H+0.973?1.641?exp(?1.179?(L/W)0.431)，该方程的拟合决定系数R2=0.970，精度高，可用于本文研究的参数取值范围内水力效率的预测。
　　通过以上研究，得到了适用于表面流人工湿地水动力水质模拟的模型参数，加强了不同设计参数与湿地性能之间关系的认识和理解。研究结果对表面流人工湿地的优化设计具有一定的参考价值，可以为实际工程应用提供依据。