SWAT模型参数及运行过程.docx

SWAT模型SWAT模型参数DEM数据DEM大部分是比较光滑的地形表面模型，但是由于误差及某些特殊地形的存在，造成DEM表面会有一些凹陷的地区存在，导致得到精度不高的水流方向结果，使得原始DEM数据不能满足研究的需要。因此，在进行绝大多数模拟实验之前，都会将原始DEM数据通过ArcGIS软件的水文分析模型进行洼地填充，最终得到满足研究需求的无洼地DEM数据。土地利用数据通过对洱海流域高分辨遥感影像监督分类取得研究区的土地利用空间分布图后，首先查看分布图的投影坐标体系，如果与研究中设定的不相同，则需要利用ArcToolbox的投影模块Projections对其进行投影转换；第二步需要建立图中分类编码与模型中土地分类编码之间的联系，以供模型模拟使用。气象数据气象数据主要包括流域的气温数据（日平均、最高和最低）、太阳辐射、风速、相对湿度、降水数据（包括降雨强度、月均降雨量、月均降雨量标准偏差、降雨的偏度系数、月内干日数、月内湿日数、平均降雨天数等参数）。在数据类型上，这些数据可以是统计数据，也可以通过SWAT模型的天气发生器模拟生成，或者是统计和模拟数据的结合；在数据格式上，这些气象数据需要以DBF格式保存在ArcGIS自带的属性数据库中；在时间尺度上，模型的模拟时间步长可以为年、月、日。土壤数据SWAT 模型需要将各类土壤的水文、水传导属性作为输入值, 并将其分为按土壤类型和按土壤层输入的两类参数。按土壤类型输入的参数包括：(1)每类土壤所属的水文单元组；(2)植被根系最大深度；(3)土壤表面到最底层深度；(4)土壤空隙比等。按土壤层分层输入的数据有；(5)土壤表面到各土壤层深度；(6)土壤容重；(7)有效田间持水量；(8)饱和导水率；(9)每层土壤中的粘粒、粉沙、沙粒、砾石含量；(10)USLE方程中的土壤可蚀性K；(11)田间土壤反照率；(12)土壤电导率。土壤物理属性数据按获取方式的不同可分为以下四类:(l)通过查阅土壤志获得数据:土壤名称、土壤层数、根系深度和表层到底层土壤深度根据《土壤志》直接获得。(2)实测数据和通过实测数据转化得到:粘土、壤土、砂土和砾石采用的是采样后实测的土壤数据，有机碳含量是由实测的有机质含量转化得到。(3)通过计算得到的数据。土壤容重、有效水容量和饱和传导系数使用SPAW软件计算得到，水文单元组、地表反射率、土壤侵蚀因子由已知数据通过公式计算得到。(4)使用SWAT模型的默认值:阴离子交换孔隙度、土壤最大可压缩量、电导率使用SWAT模型的默认值。土壤的化学属性，包括土壤每层的全磷、全氮、速效磷含量，是通过野外采样，实验室化验得到的实测数据。1、土壤粒径数据土壤粒径数据是SWAT模型中重要的输入参数，对模拟结果的精度有重要的影响作用。SWAT模型中采用的土壤粒径标准为美国制标准，而中国的土壤质地采用的是卡钦斯基制和国际制标准，因此国内数据无法在SWAT模型中直接使用，使用时需要将其转化为美国制标准。粒径转换的方法主要包括:一次样条插值，二次样条插值，三次样条插值，线性插值、spline内插方法等。国际制、卡钦斯基制和美国制标准的区别如下表所示。表1 土壤颗粒标准国际制（mm）卡钦斯基制（mm）美国制（mm）＞2砾石砾1＞2砾石0.2-2粗沙土砂0.05-10.05-2沙土0.02-0.2细沙土粗粉砂0.01-0.050.002-0.05粉土0.002-0.02粉土中粉砂0.005-0.01＜0.002粘土＜0.002粘土细粉砂0.001-0.005粘粒0.0012、SPAW 软件计算部分参数通过美国华盛顿州立大学开发的土壤水特性软件SPAW软件中的Soil-Water - Characteristics(SWCT)模块，并根据粘土(Clay)、砂(Sand)、有机物(Organic Matter)、盐度(Salinity)、砂砾(Gravel) 等参数计算出: (1)凋萎系数； (2)田间持水量； (3)饱和度； (4)土壤容重；(5)饱和导水率等5个变量。由变量(1)和(2)可以计算逐层的有效田间持水量(SOL _AWC )，其计算公式为: SOL _AWC = FC -WP，其中FC为田间持水量，WP为凋萎系数。3、土壤有机碳参数将土壤有机质的含量乘以0.58可以求得土壤中有机碳的含量。4、土壤水文组在SWAT模型中采用SCS径流曲线数模型对径流进行模拟研究，而水文土壤组则是这个模型的重要参数之一。美国自然环保署(Natural Resource Conservation Service)根据土壤入渗率特征，将具有相似径流能力的土壤分为四个土壤水文组(A，B，C和D)，该组具有相同的降水和地表特征。土壤的水文分组定义如表2所示：表2 土壤水文分组土壤类型最小下渗率（mm/h）渗透率土壤质地A＞