圩区是我国南方洪涝平原几千年来形成的防洪抗涝智慧结晶，也是广泛分布于长江中下游的地理单元。圩区水文条件和营养盐输移过程受自然条件和人工控制措施的双重影响，其过程极其复杂，具有圩内循环过程复杂、圩内外交换频繁等特征，是学科领域研究的难题，目前仍缺乏精确的模拟方法。

在中国科学院南京地理与湖泊研究所“一三五”重点布局项目（NIGLAS2012135005）、国家自然科学基金（41301574）、国家水污染治理重大专项（2012ZX07501-001-03，2012ZX07506-001）等项目的联合资助下，南京地理所高俊峰研究团队选择典型圩区，开展了气象、水文与营养盐输移的全过程长期监测，确定了关键参数的阈值；构建了圩区产流、汇流、人工控制出流、农田-沟塘-河道营养盐滞留等关键过程的概念模型，研发了圩区水文与磷素输移的过程模型，实现了基于人工智能算法的模型校正与验证，估算了太湖流域典型圩区的磷素流失通量，确定了圩区磷素流失的关键影响因子，阐明了圩区水文与磷素输移的过程机制。研究结果表明：圩区的水文与磷素迁移转化过程与自然流域单元有显著差异，主要受人工控制的影响；合理的农业施肥是减少圩区磷素排放的关键，坑塘水生植物对减少圩区磷素排放有一定促进作用。

该研究有效提高了圩区水文与营养盐流失通量的计算精度，对于解析平原圩区内部营养盐的来源与迁移路径、识别非点源污染控制的关键环节具有重要作用。研究成果发表在环境与水文科学类主流期刊Science of the Total Environment、Ecological Engineering、Agricultural Water Management。

论文信息：

1. Jiacong Huang, Junfeng Gao*, Renhua Yan, 2016. How can we reduce phosphorus export from lowland polders? Implications from a sensitivity analysis of a coupled model. Science of the Total Environment, 562, 946-952.

2. Jiacong Huang, Junfeng Gao*, Renhua Yan, 2016. A Phosphorus Dynamic model for lowland Polder systems (PDP). Ecological Engineering. 88, 242-255.

3. Renhua Yan, Junfeng Gao*, Jiacong Huang, 2016. WALRUS-paddy model for simulating the hydrological processes of lowland polders with paddy fields and pumping stations. Agricultural Water Management. 169, 148-161.

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圩区水文与磷素输移过程模型概念图 

圩区磷素输移过程图