基于系统动力学的南方水稻灌区生态沟塘系统空间布局模拟OA

灌区生态沟塘系统的有效应用不仅取决于单个沟塘的设计与运行管理,还与空间布局(系统面积和单元连接方式)有关。针对现有研究对灌区生态沟塘系统水量水质动态变化与多级响应刻画不足、难以支撑空间布局优化的问题,该研究提出一种基于系统动力学的灌区生态沟塘系统空间布局方法。利用系统动力学仿真工具Vensim构建综合考虑水量平衡、污染物去除及多级沟塘水力联系的田沟塘系统模型,使用试验区实测数据进行模型验证,并以南方典型双季稻高标准农田示范区为案例,开展典型年份不同空间布局方案模拟。模型验证结果表明,所建模型能较好模拟田沟塘系统水量和氮磷浓度的动态变化。案例分析结果表明:1)随着沟塘-稻田面积比的增加,田沟塘系统的氮磷去除率随之增加,但整体增长趋势逐渐变缓,沟塘-稻田面积比宜为5%~9%;2)在晚稻期间或沟塘-稻田面积比较大时,将塘堰湿地集中布置于单一排水路径的去除率明显低于其他连接方式;3)在进行生态沟塘系统的空间布局时,建议首先根据污染物削减目标确定适宜的沟塘-稻田面积比,之后根据实地情况将塘堰湿地集中布置于主排水沟出口或将多个塘堰湿地并联布置在各排水路径。研究成果可为农田面源污染的生态防控提供科学依据。