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本文以硬质化沟渠生态化改造及其强化净化农田退水为目标,通过室内动态模拟试验,研究了三种生态改造型沟渠系统对面源污染物去除效果及其动力学特征。在此基础上,通过示范工程现场试验(位于千岛湖上梧溪),考察了生态化改造沟渠系统拦截净化农田面源污染物的工艺性能。研究结果表明:(1)室内动态模拟试验发现,随着净化时间的延长,A型(苦草+贝壳粉)、B型(苦草+火山石)和C型(金鱼藻+火山石)沟渠TP、NH3-N和COD的时间累计去除量均呈现出逐渐增加的趋势,但各周对应去除量存在明显波动,其中TP去除量在第三周出现峰值,而NH3-N和COD去除量峰值出现在第二周。整个模拟试验期间(共42天),A型、B型和C型沟渠TP去除率分别为81.6%、80.5%和70.5%,NH3-N去除率分别为80.3%、83.5%和83.2%,COD去除率分别为84.3%、92.6%和87.1%。(2)室内模拟试验反应动力学研究表明,一级动力学模型可以较好地描述生态沟渠对TP、NH3-N和COD的去除动力学过程。室内模拟试验数据直观分析和反应动力学参数分析均表明,相较于A型沟渠和C型沟渠,以苦草为沟渠植物和以火山石为基质的B型沟渠系统对农田退水污染物的去除效果相对较好。(3)硬质化沟渠生态化改造示范工程现场试验发现,测试沟渠段(共234 m)TP、TN和COD平均去除率分别达到61.2%、52.3%和43.4%,单位面积去除负荷分别达到1.67 g·d-1·m-2(TP)、20.97 g·d-1·m-2(TN)和407.83 g·d-1·m-2(COD)。(4)基于示范工程研究表明,随着生态化改造沟渠有效面积的增加,TP、TN和COD的去除量逐渐增高;线性与非线性回归分析发现,三种污染物去除量与沟底面积之间非线性拟合结果具有更高的拟合度,其中TP和TN去除量与沟底面积之间均呈现出较好的指数递增关系,而COD去除量与沟底面积之间可以用二次多项式关系描述。(5)针对示范工程进一步研究发现,生态化改造沟渠TP、TN和COD表面去除负荷与其表面输入负荷之间存在线性递增关系,并且显著相关(P<0.05)。