非饱和带一饱和带全耦合氮素迁移转化数值模拟

为探究地下水中氮素的迁移转化规律,建立三维非饱和带-饱和带完全耦合的水动力和溶质运移的数值模型,考虑氮素的矿化、硝化、反硝化等反应过程,利用COMSOL软件进行模型求解.将构建的模型应用于山东半岛小沽河地区,利用地下水位和氮素质量浓度监测数据对模型进行校验.根据模型结果分析水位及氮素分布的时空变化,探究灌溉量、施肥量及作物类型对氮素在地下水中分布的影响,并对硝态氮在地下水中长期富集过程进行预测.结果 表明,建立的非饱和带-饱和带完全耦合模型能够准确地模拟水动力和溶质迁移转化过程:当抽水灌溉量分别减小10％、20％时,硝态氮质量浓度降低2.17、2.98 mg/L,氨氮质量浓度降低0.02、0.03 mg/L;当施肥量分别增加25％、降低25％时,地下水中硝态氮质量浓度分别增加2.60 mg/L、降低3.16 mg/L,氨氮质量浓度分别增加0.02 mg/L、降低0.02 mg/L;将夏玉米-冬小麦轮作农田改植蔬菜后硝态氮质量浓度年平均升高23.93 mg/L,氨氮质量浓度年平均增加0.29 mg/L;长期不施肥硝态氮质量浓度明显降低,5年总降低量为33.48 mg/L.