利用DRAINMOD模型进行污水土地处理系统的仿真研究

【摘要】： 污水土地处理是一种利用土壤-植物-微生物陆地生态系统来净化污染物的污水处理方法，是一种经济有效的污水资源化途径。本论文针对西安地区水资源紧缺，水环境污染严重的现实问题，参照当地污水灌溉制度的经验值，采用田间水管理模型DRAINMOD对西安地区污水土地处理系统的污水处理能力进行了仿真研究，并利用溶质运移理论对DRAINMOD模型仅从水力角度研究污水土地处理的水力负荷加以补充，对不同排水条件下的出流浓度进行了预测。主要研究成果如下： 1．不同排水条件下土地处理系统的污水处理能力不同。排水间距较小时，地面排水条件对系统能够处理的污水量影响不大，但随着排水间距的增大，地面排水条件的改善可提高系统处理能力。在相同的地面排水条件下，污灌量随排水沟／管间距的增加而减少，当排水沟间距增加到一定值时，系统可处理污水量基本上不受排水间距的影响。 2．少灌勤灌的灌溉制度能够提高系统处理能力。对于不同灌溉制度的模拟分析结果表明，采用少灌勤灌的灌溉制度能够更频繁的满足污灌前对土壤空隙的要求，提高系统的污水处理能力。 3．污水土地处理系统的年处理能力受制于年降水量分配。为了提供一个满足于污水灌溉的不饱和区域，地下水位应当降低到某一特定深度。对地下水位与污灌量关系的研究表明，在湿润年，虽然排水量大，但湿润的田间环境使地下水位维持在较高 西安理工大学硕士学位论文 水平，不能满足污水灌溉对地卜水位的要求，污水处理量较小，干旱年则正好相反。 4.对DRA困MOD模型输入参数的敏感性分析表明，导水率以及不透水层深度 变化对污灌量的影响最为明显，因此，在进行模型参数选取时应慎重考虑。 5.分析了溶质在人_[排水条件卜流场中的运移时间以及污染物在十壤中的降解 过程。在20、100和500m间距情况卜，当灌溉污水中硝态氮浓度为40m酬时， DRAINMOD模拟的排水中氮的平均浓度分别为3.5、2和1 .2mg/l，造成浓度递减趋势 的主要原因是灌溉量的减少。 【关键词】：DRAINMOD模型 仿真 污水灌溉 水力负荷 溶质运移
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：X703
【目录】：

• 1 绪论9-31
• 1.1 背景及目的9-12
• 1.2 国内外研究现状12-28
• 1.2.1 污水灌溉的发展12-13
• 1.2.2 污水灌溉的研究现状13-17
• 1.2.3 污水土地处理系统发展及现状17-23
• 1.2.4 溶质运移理论发展简介23-28
• 1.3 本论文的主要研究内容与方法28-31
• 1.3.1 研究内容、方法28-29
• 1.3.2 关键问题和难点29-30
• 1.3.3 技术路线30-31
• 2 DRAINMOD模型概况31-41
• 2.1 模型研究背景及发展31-32
• 2.2 模型基本原理及流程框图32-35
• 2.3 模型组成部分35-39
• 2.4 模型中的田间水管理系统39-41
• 3 DRAINMOD模型用于污水土地处理研究41-61
• 3.1 模型输入参数41-44
• 3.1.1 气象资料41
• 3.1.2 土壤资料41-44
• 3.1.3 作物资料44
• 3.2 模拟地区概况44-47
• 3.2.1 自然地理概况44-46
• 3.2.2 西安市水资源概况46-47
• 3.3 地表及地下排水对土地处理系统处理量的影响47-59
• 3.3.1 排水系统参数选取47-48
• 3.3.2 DRAINMOD模型主要输入参数48-49
• 3.3.3 地下及地表排水条件对污水处理量的影响49-51
• 3.3.4 灌溉制度对系统可处理污水量的影响51-54
• 3.3.5 地下水位深度与污灌量的关系54-57
• 3.3.6 系统中排水量与污灌的关系57-59
• 3.4 模型的敏感性分析59-60
• 3.5 结论60-61
• 4 运用溶质运移理论对DM模型各种排水条件下出流浓度的预测61-74
• 4.1 溶质运移时间的计算61-63
• 4.2 理论应用63-66
• 4.3 DRAINMOD模拟结果及转换工作66-67
• 4.4 结果与分析67-74
• 4.4.1 不同排水间距下出流浓度变化研究67-70
• 4.4.2 同一间距下不同灌溉量对于出流浓度的影响70-71
• 4.4.3 不同间距下平均出流浓度及其实际应用研究71-74
• 5 结论74-76
• 5.1 结论74-75
• 5.2 进一步工作75-76
• 参考文献76-83
• 致谢83-84
• 附录84-98

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