非饱和带氮形态转化和运移的有限元模型

为了预测同时发生的氮形态的转化和运移,根据迦辽金(Galerkin)剩余加权法和所构成的逆向加权方法提出了一个二维有限元模型。研究氮循环假定了氮形态NH_4~+、NO_3~-、有机氮N和反硝化反应的分馏物之间,氮的硝化作用、反硝化作用、凝滞作用和矿化作用为一级比率系数。在假定NH_4~-的吸附为一弗里德里奇(Freundich)型非线性等温线(S=K_dC~p)的同时,还假定溶解于土壤中的NO_3~--N含量在交换场所的吸附作用可以忽略。通过模型分析的结果与所取得的野外数据相比较来验证所提出的模型的精度和正确性。结果表明逆向加权法较之标准加权剩余方法精度和稳定性都有提高。从氮循环动力学上研究灵敏度表明不同的氮形态浓度和累积质量的分布实际上受到硝化反应速率的影响,而分布系数的影响则较小,同样受到非线性函数P的影响也很小。为了评价这种模型在野外实际情形下的适用范围,将有氮排放的排泄区之下取得的地下水氮浓度的数据与数值模拟的结果相比较。在实验误差范围内,预测结果与观测的数据是一致的。