湿地氮、磷运移的动力学分析

论文摘要

伴随着经济发展速度的快速增长,所产生的环境问题也越来越多。环境污染所带来的威胁与教训促使人们重新认识和思考环境与发展的关系,并提出可持续发展的战略目标。对于环境科学的研究已经逐步从定性或统计描述变成从动力学观点进行定量描述。因此,为促进学科交叉和适应人类生产实践活动的新需要,现代力学必须通过宏微观结合,进一步研究机械运动和物理、化学、生命运动互相作用的规律。人工湿地环境系统作为污水处理形式之一,广泛应用于国内外净水领域。湿地中溶质运移的过程主要包括物理过程、化学过程及生物过程,形成水-水/沉积物界面-多孔介质环境系统中物质和能量的复杂动力流动网络。湿地溶质运移的过程及土壤的阻滞特性直接关系到浅层地下水和地表水的水质安全。本文首先在理论上提出上覆水、水/沉积物界面、多孔介质环境（如地下水环境）构成湖泊湿地环境系统溶质运移的动力系统,建立湖泊湿地环境系统溶质运移的动力系统数学模型,并分别对上覆水非线性动力学模型、多孔介质中溶质运移的动力学模型及吸附-解吸项进行相关数据计算。应用计算机编程软件对建立湖泊湿地环境系统溶质运移的动力系统数学模型进行数值模拟,分析并讨论湖泊湿地环境系统中参数对溶质运移过程的影响,为营养物质循环研究提供科学依据,也可为水体富营养化防治和湿地土壤质量演化提供理论支持和技术指导,达到更有效地去除污染的目的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的意义
• 1.2 我国湿地的分布情况
• 1.3 国内外人工湿地环境系统研究现状、发展动态
• 1.4 环境系统数学模型
• 1.5 本文主要内容
• 第2章 溶质运移的基本理论
• 2.1 上覆水非线性动力学基本方程
• 2.2 水/沉积物界面溶质运移的基本方程
• 2.2.1 溶质浓度场的运动特征
• 2.2.2 包含底泥污染的对流-扩散方程
• 2.3 多孔介质中溶质运移的基础研究
• 2.3.1 多孔介质溶质运移动力学基本方程
• 2.3.2 水流运移基本方程
• 2.4 吸附-解吸项的基本方程
• 2.5 小结
• 第3章 湿地环境系统溶质运移的动力学模型
• 3.1 上覆水非线性动力学模型
• 3.2 水/沉积物界面溶质运移的动力学模型
• 3.2.1 水/沉积物界面的物质交换数学模型
• 3.2.2 底泥溶质变化方程
• 3.2.3 水/沉积物界面的物质交换数学模型
• 3.3 多孔介质中溶质运移的动力学模型
• 3.3.1 确定模型一维控制方程
• 3.3.2 吸附-解吸数学模拟方程
• 3.3.3 稳定流场中饱和均质土壤溶质运移分析与讨论
• 3.4 湿地系统溶质运移的动力模型示意图
• 3.5 小结
• 第4章 上覆水环境系统中可溶性磷去除的计算分析
• 4.1 上覆水环境系统中可溶性磷去除解决方法
• 4.2 磷限制的营养动力学模型程序流程图
• 4.3 上覆水环境系统中可溶性磷去除的数值模拟
• 4.4 小结
• 第5章 稳定流场中饱和均质土壤溶质运移的计算分析
• 5.1 多孔介质中溶质运移的动力学模型解决方法
• 5.2 饱和对流-弥散控制方程程序流程图
• 5.3 稳定流场中饱和均质土壤溶质运移的数值模拟
• 5.3.1 计算结果与实验数据比较
• 5.3.2 多时间点注入和一次性注入计算结果分析
• 5.4 饱和对流-弥散控制方程中吸附-解析项的数值模拟
• 5.4.1 吸附等温线的线性拟合
• 5.4.2 土壤中磷的吸附与解吸计算结果分析
• 5.5 小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢