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我国是世界上最大的化肥使用国,但化肥的利用率较低,当降雨发生时,含有大量氮磷养分的农田径流经沟渠进入河道或湖泊,给环境带来很大风险。自然排水沟渠因其土质常年裸露,对降雨径流氮磷的拦截去除能力有限,而将自然排水沟渠改造为生态沟渠,通过实验与模拟的方法研究农田生态沟渠对自然降雨径流氮、磷的拦截去除效果及去除机理对防控农业面源污染具有重要的理论和现实意义。本文选取江苏省宜兴市太湖西岸的何家浜流域为研究区域,对该区域内的自然排水沟渠进行生态改造,将其改造为农田生态沟渠,改造后的农田生态沟渠兼顾排水和氮磷生态拦截的双重功能;采用自然降雨径流跟踪监测的方法,研究了农田生态沟渠对三场不同强度降雨径流的拦截去除效应;并对比分析了农田生态沟渠和自然排水沟渠底泥氮磷的时空分布特征;利用EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)模型建立了生态沟渠三维水动力-水质模型,对模型参数进行敏感性分析并对模型参数进行率定;利用生态沟渠降雨径流实验监测数据对模型进行验证;结合模型方程及模型输出结果对生态沟渠拦截去除氮磷机理进行分析。结果表明:(1)降雨强度不同的三场降雨过程中,生态沟渠对降雨径流TN(总氮)的平均去除率为31.5%,对TP(总磷)的平均去除率为40.9%,生态沟渠对径流TP的去除效果要好于其对TN的去除效果;(2)生态沟渠对降雨径流不同形态氮、磷的平均去除率大小为NH4+-N(氨氮)>PN(颗粒态氮)>NO3--N(硝态氮),PP(颗粒态磷)>DP(溶解态磷),且PN和PP的平均去除率均随生态沟渠径流量的增大而呈现下降趋势;(3)生态沟渠底泥总氮、总磷浓度在水稻的生长周期内呈现先增加后降低的趋势,说明生态沟渠具有一定的自净能力,对氮磷的拦截去除具有可持续性。(4)EFDC模型模拟结果与实测数据拟合较好,各水质指标误差精度基本都在15%以内,模型可信度较高。