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FEFLOW实用领域——农业面源污染：非饱和带中氮素运移和转化模拟发表时间：2022-08-04 14:44   “地以肥为天，肥以氮为先。”化肥作为农业面源污染的重要组成，是地下水污染不可忽视的来源之一，其中非饱和带氮素的运移和转化也是地下水污染模拟的重点和难点。通常在作物生长期末期的秋冬季节，蒸发量少，土壤中残留的氮素水平较高，降雨或地下水补给超过了土壤的持水能力，就会导致氮素进入地下水系统。 解决非饱和带中氮素运移和转化问题，难点在于非饱和带水流运移模拟和对氮素复杂反应过程的概化。 非饱和带模拟  FEFLOW中非饱和带部分采用的是Richards方程，该算法需要两个物理关系，分别是土壤水分特征曲线和水力传导率函数。软件内置计算方法有以上几种。   除了常用的Van Genuchten和Brooks-Corey等经验公式，还支持样条曲线模型，该方法更加灵活，可以直接使用实验获得的实测值。  下面是FEFLOW模拟的非饱和大坝渗流过程： 氮素转化过程概化 地下水中氮的转化主要包括硝化和反硝化过程，该过程涉及到不同类型氮元素的相互转化以及有机碳、氧气、微生物等对其的影响。 硝化反应是在好氧条件下，通过亚硝酸盐菌和硝酸盐菌的作用，将氨氮氧化为亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的过程。反应方程式和主要物质的反应速率公式如下：
同时土壤中的可溶解性有机物也会被微生物降解。
以上反应需要的微生物生长速率公式如下：
 所有物质和微生物，都可以以化学组分的形式输入到FEFLOW中进行模拟。 这些物质反应过程可以直接在FEFLOW自带的反应动力学方程编辑器内编辑，也可以在PHREEQC中编辑后使用piChem插件与FEFLOW进行耦合。 以氨氮为例，其反应速率方程是：
采用两种方法分别为：
IN FEFLOW
IN piChem 注： PHREEQC：用于计算多种低温水文地球化学反应的计算机软件。 piChem：FEFLOW中用于调用PHREEQC实现复杂地球化学反应模拟的插件。 解决了非饱和带模拟和氮素反应概化两个难点，就可以轻松模拟非饱和带中氮素的运移与转化，也可以举一反三，应用到更多土壤污染问题中！
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