详情

原文传递岩溶区土壤溶液-地下水氮磷的迁移转化规律分析方法

专利名称：	岩溶区土壤溶液-地下水氮磷的迁移转化规律分析方法
摘要：	本发明公开一种岩溶区土壤溶液‑地下水氮磷的迁移转化规律分析方法，在选取多块试验田；并对试验田按照不同的采样深度采集土壤样品，测定实测值；对采集的土壤样品进行土柱溶质穿透实验，获取模拟值；根据实测值和模拟值，对Hydrus模型进行校正并分析水分运移和氮磷垂向迁移特点以及进入浅层地下水的污染物浓度；根据分析结果采用Van Genuchten模型对不饱和状态下土壤中的水力运移规律进行描述；本申请通过拟以土壤厚度、土壤孔隙度、土壤颗粒组成等土壤属性指标反映岩溶地貌对土壤发育的影响，再分析岩溶地貌土壤的属性特征对氮磷迁移转化的影响，达到揭示岩溶发育对土壤溶液－地下水氮磷垂向迁移转化影响机理研究的目的，为未来治理和修复提供参考。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	广西;45
申请人：	桂林理工大学
发明人：	高鑫瑞;代俊峰;龚春瑾;闫桂萍
专利状态：	有效
申请日期：	2023-07-31T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-07T00:00:00+0800
申请号：	CN202310947867.7
公开号：	CN117007472A
代理机构：	深圳贝谷知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	王亚娜
分类号：	G01N13/04;G16C20/30;G01N13/00;G01N33/24;G01N15/02;G01N15/08;G;G01;G16;G01N;G16C;G01N13;G16C20;G01N33;G01N15;G01N13/04;G16C20/30;G01N13/00;G01N33/24;G01N15/02;G01N15/08
申请人地址：	541000 广西壮族自治区桂林市七星区建干路12号
主权项：	1.一种岩溶区土壤溶液-地下水氮磷的迁移转化规律分析方法，其步骤是：步骤一、确定研究区域，收集研究区域的下垫面信息和水肥信息，并选取不同岩溶地貌、土地利用方式的试验田；步骤二、对每个选取的试验田设定采样点，每个采样点按照0～30cm、30～60cm、60～100cm的采样深度采集土壤样品，对采集的土壤样品按规定处理及标记封装后，测定土壤样品的土壤物理性质及土壤化学性质；步骤三、通过一维土柱淋滤模拟实验设备对采集的土壤样品进行土柱溶质穿透实验，实验结束后结合实测浓度绘制氯离子穿透曲线和氮磷溶质土壤穿透曲线；步骤四、根据步骤二获得的实测值和步骤三获得的模拟值，对Hydrus模型进行校正预测，分析水分运移和氮磷垂向迁移特点以及进入浅层地下水的污染物浓度；步骤五、根据分析结果，采用Van Genuchten模型对不饱和状态下土壤中的水力运移规律进行描述。 2.根据权利要求1所述的一种岩溶区土壤溶液-地下水氮磷的迁移转化规律分析方法，其特征是：所述步骤一中，所述下垫面信息包括地形图、水系图、岩溶地貌分布图、土壤图、水文地质图、土地利用图；所述水肥信息包括土壤溶液氮磷本底值、灌水日期、灌溉水量、灌溉深度、降雨量、温度、施肥时间、施肥量和肥料类型。 3.根据权利要求1所述的一种岩溶区土壤溶液-地下水氮磷的迁移转化规律分析方法，其特征是：所述步骤一中，所述试验田的选取方式为：在湿地峰林平原和峰丛洼地两种岩溶地貌中分别选取稻田和旱地两种土地耕作类型，共计6个试验田；其中，峰林平原地貌中的土地耕作类型分为：稻田2个，旱地1个；其中，峰丛洼地地貌中的土地耕作类型分为：稻田2个，旱地1个。 4.根据权利要求1所述的一种岩溶区土壤溶液-地下水氮磷的迁移转化规律分析方法，其特征是：所述步骤二中，所述土壤物理性质包括含水量、有机质、pH，土壤入渗率、土壤容重、比重、孔隙度、颗粒组成；所述土壤化学性质包括总氮、硝态氮、铵态氮、总磷和水溶性磷。 5.根据权利要求1所述的一种岩溶区土壤溶液-地下水氮磷的迁移转化规律分析方法，其特征是：所述步骤二中，土壤溶液的采集使用原位土壤溶液采样技术，在试验田中用直径大于土壤溶液取样器的土钻在试验田中分别钻深度为30cm、60cm、100cm的孔洞，将土壤溶液取样器放入孔洞，并将钻出的土壤去除掉石砾和粗砂；每次采样前需抽取负压，让管内保持真空状态，取样器下端连接有陶瓷头吸收土壤水；每场典型降雨前、中、后分别进行采样，一场降雨至少采集5次水样；现场土壤溶液采集使用50ml聚乙烯瓶保存并密封避光保存；采集回的样品使用连续流动分析仪进行氮磷浓度测定，测定指标为：NO3--N、NH4+-N、TN、TP。 6.根据权利要求1所述的一种岩溶区土壤溶液-地下水氮磷的迁移转化规律分析方法，其特征是：所述步骤三中，所述土柱溶质穿透实验的过程为： 1)、采用三组淋滤管，分别装入采样深度为0～30、30～60、60～100cm的土壤样品，充实密度依据采样点实地测定称量值来确定，运用木棒将管内土样每隔2cm捶紧一次，保证管中土壤密度均匀，管内总装土高度为20cm；在装入样土前，首先在管底铺上一块透水滤纸，并在透水滤纸上填充2.5cm干净石英砂，并在样土上方也分铺上高度为2.5cm的干净石英砂，保证中间土样在溶液淋滤过程中保持结构状态的稳定； 2)、调整蠕动泵的运动速率，将储液桶中的溶液滴入淋滤管中，模拟水分下渗；在淋滤管下端设置废液桶与取样装置，在控制时间点上取样； 3)、在储液桶中加入已知浓度的氯离子，并在淋滤管下端取样口处于不同时间点取样、并采用AgNO3滴定法测定渗出液中的氯离子浓度，当渗出液中氯离子浓度接近马氏瓶中的浓度并保持稳定时，结束实验，根据实测浓度绘制氯离子穿透曲线； 4)、在储液桶中加入已知浓度的含氮磷溶液，并在淋滤管下端取样口处于不同时间点取样、并采用AgNO3滴定法(GB/T50123-1999)测定渗出液中的氯离子浓度，当渗出液中氮磷浓度接近马氏瓶中的浓度并保持稳定时，结束实验，根据实测浓度绘制氮磷溶质土壤穿透曲线。 7.根据权利要求1所述的一种岩溶区土壤溶液-地下水氮磷的迁移转化规律分析方法，其特征是：所述步骤四中，实测值为步骤二获得的土壤样品的土壤物理性质及土壤化学性质；模拟值为步骤三获得的氯离子浓度和氮磷浓度；依据试验田范围和下垫面信息对初始边界条件和土壤剖面进行初步确定，根据实测值和模拟值对Hydrus-1 D模型的水流和溶质反应参数进行反复调整，以达到最佳拟合效果。 8.根据权利要求1所述的一种岩溶区土壤溶液-地下水氮磷的迁移转化规律分析方法，其特征是：所述步骤五中，采用对流弥散方程来模拟土壤中溶质的迁移过程；对于控制方程的求解，Hydrus模型采用Galerkin有限元网格差分法对水分和溶质运移方程进行求解。 9.根据权利要求1所述的一种岩溶区土壤溶液-地下水氮磷的迁移转化规律分析方法，其特征是：所述步骤五中，所述Hydrus的水分运移模拟基于Richard方程，Richard方程的入渗模拟如下：式中：θ为体积含水率；h为压力水头(cm)；t为时间(h)；x是垂直坐标(cm)；K为渗透系数；1由cosα计算而得；其中α为水流方向与垂直方向的夹角；在一维垂向模拟时夹角α为0。 10.根据权利要求1所述的一种岩溶区土壤溶液-地下水氮磷的迁移转化规律分析方法，其特征是：所述步骤五中，所述Hydrus的溶质运移模拟基于溶质运移方程，其溶质运移方程的入渗模拟如下：式中：S为土壤对溶质的吸附量(mg/kg)；θ为土壤饱和体积含水量(cm3·cm3)；C为溶解态的氮磷的浓度(mg/L)；t为时间(d)；D为弥散系数(cm2/d)；X表示纵向迁移距离(cm)；在一维垂向土柱实验中；土柱上表面为坐标原点；迁移距离向下逐渐增大；Jw是达西流速(cm/d)。
所属类别：	发明专利