流域水文过程与非点源溶质运移耦合机理与模拟研究

流域非点源污染是太湖流域水体污染的重要来源，它已经成为导致湖体富营养化的主要因素之一。本课题利用室内实验、野外小流域实验相结合的方法，分析流域内污染物质随水文循环迁移转化的规律以及季节性变化特征。借助同位素等示踪剂定量化研究流域污染物在水土界面、土壤多孔介质中的迁移转化规律，揭示农耕小流域非点源污染（N、P等）的迁移转化过程及水文响应机理。综合考虑蓄满产流和饱和带扩散理论，发展新型的基于动力波和扩散波方程的分布式水文模型理论和数值模拟方法，耦合溶质运移过程，建立具有物理机理的分布式水文水质耦合模型系统，并研究各种空间要素（微地貌、土壤类型、植被覆盖等）和人类活动对水文响应和污染物输移的影响，分析水文过程对污染物时空分布特征的影响。研究结果将为理解流域非点源污染物随水文循环过程的迁移转化机理、控制流域污染和改善水环境提供科学依据。

流域非点源污染是太湖流域水体污染的重要来源之一，它已经成为导致湖体富营养化的主要因素之一。本课题利用室内试验、野外小流域实验相结合的方法，利用梅林野外原位地表水、地下水同步水文水质监测数据分析了不同土地利用类型下的水文产汇流机制和非点源氮、磷输出的时空变化规律，分析了坡面水土界面典型降雨过程的地表径流、非饱和土壤水和浅层地下水的响应关系；研究了流域内营养物质随水文循环迁移转化的规律以及季节性变化规律,揭示农耕小流域非点源污染（N、P等）输出规律与水文响应的交互机制。综合考虑蓄满产流和饱和带扩散理论，发展新型的基于动力波和扩散波方程的分布式水文模型理论和数值模拟方法，建立了梅林小流域三维水动力全耦合的理论分布式水文-溶质模拟系统；利用耦合模型定量计算了近3年流域地表水-土壤水-地下水的动态过程及其水量交换的时空分布特征，揭示了变化饱和区面积与流域产流量的规律，改进了微地形的参数化表达，评估了农耕条件下次网格微地形对流域产汇流模拟及溶质输出的影响，估计了水土界面耦合强度对流域产流机制的影响。