不同植被过滤带模式对草地污染物削减的影响及优化

作     者：宋凡凡 

作者单位：内蒙古农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李仙岳;田德龙

授予年度：2022年

学科分类：07[理学] 08[工学] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

主      题：植被过滤带 产流产沙 牲畜粪便 氮磷削减 

摘      要：岱海是内蒙古自治区第三大内陆湖,是列入国家规划保护水质较好湖泊。但近年来随着流域内畜牧业发展,牲畜粪便增加,另外湖滨缓冲区植被缺失,导致粪便污染物随降雨径流入湖量增加,岱海水体氮磷超标,富营养化严重。本研究针对岱海流域牲畜粪便污染问题,开展了牲畜粪便释放、植被过滤带污染物削减研究,探索了不同入流负荷下径流、泥沙和氮磷污染物削减规律及不同植被过滤带建设模式水沙氮磷削减效率。使用VFSMOD与HYDRUS模型,构建了植被过滤带水沙氮磷削减耦合模型,模拟了不同建设模式下植被过滤带氮磷削减过程。采用熵权TOPSIS方法对过滤带建设综合效益进行了评价,筛选出了适宜岱海流域植被过滤带建设模式,为岱海流域污染物科学防控与植被过滤带建设提供参考,主要研究结果如下:1.枯落物添加促进了牲畜粪便分解及氮磷释放。与对照相比,1:1与1:2枯落物添加,牛粪中TN释放速度分别提高了9.21%和15.6%;马粪中NH-N释放速度分别提高了9.26%和16.24%;羊粪便中TP释放速度分别提高了1.25%、18.19%。2.植被过滤带入流强度增加缩短了过滤带内径流通过时间,减少径流入渗量同时增加泥沙出流量。与0.77 L/s相比,0.9、1.08、1.26 L/s出流时间缩短了1、2.7、2.8 min。3.植被过滤带对不同污染物削减效果不同,削减率同入流强度呈负相关。入流强度增加,泥沙、径流、硝态氮、氨态氮、TN、TP削减率呈降低趋势。污染物浓度增加,硝态氮、氨态氮削减率提高,对TN、TP削减影响不显著。相关性分析表明水土流失与氮磷污染密切相关。4.耦合VFSMOD和HYDRUS模型,构建了植被过滤带水沙氮磷削减耦合模型,模拟揭示了水、沙、总氮、总磷污染物在不同植被过滤带建设模式下的削减规律。5.综合考虑植被过滤带建设成本及污染物削减效益,通过熵权TOPSIS法对各建设方案进行优选。结果显示以水土保持为目的与综合考虑水土保持、氮磷污染物削减为目的的最优建设方案一致,均为D1B3(宽度9 m,茎间距0.9 cm)。