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灌溉退水对河流水质影响研究.pdf
灌溉退水对河流水质影响研究
张万顺1乔飞1彭虹。李兰涛2张斌’
1武汉大学资源与环境科学学院 武汉430079
wszhang@whu.edu.cn
2武汉人学水利水电学院 武汉430072
h鲤gP£骘堡型bM:四女:gⅡ
3武汉市环境科学研究院 武汉430072一zb—2003—2005@’ahoo.com.cn
摘要:根据水量平衡原理和质量守恒定律,考虑作物生长过程中农田水循环和氮、磷循环特
征,建立农田灌溉退水水量水质模型。应用该模型模拟东荆河灌区农田各水期灌溉退水中氮、
磷浓度,并分析不同水文条件下灌溉退水对河流水质的影响,结果表明:灌溉退水中的氮、
磷浓度高于灌溉入流中氮、磷的浓度,对东荆河的水质有很大的影响。
关键词:农田灌溉退水;灌溉退水水质模型;水循环;彖荆河灌区
1引言
近年来,农村生活污水和农业生产引起的面源污染越来越严重,农田灌溉退水直接进入
河流、湖泊容易引起水体水质变差.形成功能性缺水。因此,农田灌溉退水对丁|河流水质影
响研究具有重要意义,已经引起国内外学者的关注。陈聆东(2000)对宁夏灌区灌溉回归水
进行生态指标评价,认为回归水属于无毒有害型微咸水,与渠水掺灌或者轮灌可以进行再利
用…。于涛(2003)对黄河流域一些主要站点多年的水质、水文资料进行分析,认为农业用
水量的急剧上升是导致下游水量减少并导致黄河水总离子浓度上升的重要原因”J。肖素君
(2002)用灌区水均衡理论建立计算灌区耗水量的灌区水均衡模型,反映灌区灌溉耗水的情
况”1。王渺林(2004)对三峡库区河段的水质进行监测和评价,认为洪水期水质较差”j。尉
元明(2003)对河西三地区农田采用大水漫灌方式下氮、磷的利用率进行分析,认为这种方
式导致氨、磷的损失比例高,排出的氮、磷量占施肥量的33%和58%以上,对环境的影响较
大9’。李天淳(2004)对农灌区地表灌溉退水河段的水环境进行了监测与评价,结果表明,
退水河段中有部分监测指标比灌溉用水的相应指标有所提高”】。工.阿h杜拉伊夫(2003)分析
棉田的灌溉退水对饮用水质的影响,证明了退水中PH值、铵、杀虫剂BHc的污染物的浓度均
高下饮用水标准,对河流、排水以及地r水有很大的影响【7】。以上的研究从不同的角度说明
了农业灌溉退水会引起河流水量减少和水体营养物质浓度升高,水质变差的事实,都建立在
对实测资料分析的基础上,反映了现状情况下的灌溉退水对河流水质的影响作崩,缺乏对未
来情况或者设计情况下灌溉退水对河流水质的定量描述,模拟和预测功能较差。
本文根据水量平衡和营养物质质量守恒原理,结合农田灌溉过程中水循环和营养物质循
环过程的特征,建立了农田灌溉退水水量水质平衡模型,并应用该模型对灌溉退水中的营养
物浓度进行估算,分析灌溉退水对河流水质的影响。
2基本原理和方法
2.1水量平衡模型
在农田灌溉过程中.水以雨水或者灌溉水的形式进入士壤表层,以地表径流的形式流
到河道或者去其它水域,中间还有一部分下渗和蒸发损失。模型主要研究农田灌溉退水的营
养物质浓度,地表水水量的变化是模型研究的核心。水量平衡方程为:
百AV=a,+Rs—ES—L—QD (1)
式中:AV为农田时段蓄水量增量(m3);At为时段长度(s):Q。和Qo分别为时段平均灌
60
地表植被类型有关的常数呷】,ES为时段平均蒸散量(矗,s):s为灌区面积(km2);L为时
段平均下渗量(m3/s):灌溉入流Q.可以根据相关水文资料和灌区灌溉带0度来确定。
2.3营养物质平衡模型
营养物质平衡子模型主要对进入农田的营养物质、地表径流带出的营养物质、进入土
壤的营养物质、以及滞留在农田的营养物质的循环转化过程进行定量地描述。不同的营养物
质在灌区的转化和输移有不同的吸收效率,但其基本是一致的,本文对所有的营养物质建立
统一模式,进行计算。营养物质平衡方程为:
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