SWAT模型数据库构建辅助软件PPT课件
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1
SWAT模型数据库构建辅助软件
SPAW、dew、pcpSWAT
2014年12月19 日
2
3.3 SWAT模型的辅助工具
自动参数率定 SWAT-CUP
参数管理 SWAT.editor
结果可视化 VIZSWAT
基流分割 Bflow.exe
露点温度 DEW.exe
气候统计 pcpSWAT.exe
SWAT辅 助工具
土壤参数SPAW
3
SWAT模型简介
全面考虑降雨和下垫面空
间不均匀的模型，充分反
• SWAT（Soil and Water A映ss流es域s内m降e雨nt和T下o垫o面l)要
• 20世纪90年代初
素空间变化对洪水形成的
• 美国农业部开发
影响
• 分布式流域水文模型
• 模拟地表水和地下水的水质水量
4
SWAT模型简介
• SWAT模型以日为时间步长 • 操作性强和可视化程度高 • 与GIS结合，增强可视化和空间分析能力 • 广泛应用于我国土壤学和水文学各研究领域
5
6
SWAT子模型
• SCS径流曲线法 模拟地表径流
• 对径流量和峰值 流量研究
水文过程
土壤侵蚀
• 修正的通用土壤 流失方程
• 流域的土壤侵蚀 情况
30
WEB PAGE
• SPAW软件下载地址 • DEW02下载地址 • PcpSWA你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
31
Thank You
在别人的演说中思考，在自己的故事里成长
Thinking In Other People‘S Speeches，Growing Up In Your Own Story 讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
32
时候的温度叫露点温度。
26
露点温度本是个温度值，可为什么 用它来表示湿度呢？
• 因为，当空气中水汽已达到饱和时， 气温与露点温度相同
• 当水汽未达到饱和时，气温一定高于 露点温度
• 所以露点与气温的差值可以表示空气 中的水汽距离饱和的程度
27
日平均气温
模型选择
最大最小气温
空气湿度
空气湿度
dew
dew02
19
pcpSWAT
• 降雨相关因子有月均降雨量、月均降雨量标准偏 差、降雨量偏度系数、月内干日系数、月内湿日 系数和月均降雨天数。
• 计算 SWAT 气象发生器所需要的每日降水数据的 统计参数。
• 输入日观测降雨量，输出降雨相关因子。
20
pcpSWAT根据下公式开发
21
输入文件准备
• 输入ASCII 码文件，一列，每日降水数据。 • 起1月1，止12月31，可多年。 • 缺省值必须用不存在数字代替，通常999。 • 不要头文件，末尾有一行空行。
• 基于SPAW模型的田地和池塘水文分析
•发表于2006年 • ASABE会议报告 •介绍SPAW软件原理和应用
11
ASABE (American Society of Agricultural and
Biological Engineers)
• 美国农业生物工程师学会 • 1907 • 教育、科研机构 • 100 多个国家的9000多名成员 • 生物工程、食品与加工技术、信息与电工技术、
动力与机械、土壤与水、结构与环境、人机工程 学、安全与健康、新研究领域。 • 农业、食物、生物系统技术、环境、自然资源。
12
SPAW模型简介
• SPAW（Soil－Plant－Air－Water）美国华盛顿州 立大学开发的，用于模拟农业景观中日水文状况。
• 模型有两个用途，一个是模拟农田；另一个是模拟 蓄水池，如湿地、池塘、泻湖、水库。
• 通过一组广义方程来描述土壤张力、电导率与土 壤水分含量之间的关系，是一组关于砂粒和粉粒 含量与有机质含量的函数。
• 输入粉粒、砂粒、有机质百分含量，输出凋萎系 数、田间持水量、饱和导水率、土壤湿容重。
17
• 通过图形界面进行数据输入和文件选择 • 模型结果既有表格的也有图形的
18
The pcpSWAT user’s manual
• 物理、化学、生 物过程
• 不同形态N/P营 养物质迁移和转 化
污染负荷
7
SWAT模型的难点之一
• 模型自带的土壤数据库和气象数据库是针对北美 的土壤植被和流域水文设计的
• 中国研究区需要建立相应的数据库
8
模型数据库的建立
9
SWAT模型数据准备辅助软件
10
FIELD AND POND HYDROLOGIC ANALYSES WITH THE SPAW MODEL
22
运行程序
• 键入输入、输出文件的名字（包括其扩展名）。 • 输入起始年份，判断年份是否是闰年。 • 需要输入无数据值，若降水数据有缺测，输入文
件中缺失值。 • 输出三个文件在程序目录中：A.out，totalpcp.sta，
mean_pcp.sta
▫ A.out 降雨数据统计参数
23
The DEW user’s manual
水资源和废弃物的管理 7. 估计土壤氮或者盐分收支与聚集作物产量和盐
分隐患
15
SPAW在SWAT模型中应用
• SPAW软件为SWAT的土壤数据准备 参数
• 土壤水分参数主要有：凋萎系数、有 效田间持水量、饱和导水率和土壤湿 容重。
16
Soil Water Characteristics 模块
• SPAW中的 Soil Water Characteristics 模块专门 用于估算土壤的持水特性。
13
应用案例
1. 评估降雨或灌溉后的日可用的作物水份和植物 水分胁迫状况
2. 评估农业田地产生的径流和渗流 3. 定义灌溉时间或者定义灌溉要求 4. 评估可以导致水分和营养流失的农田水和化学
用品的深渗流
14
应用案例
5. 定义农业湿地洪水的深度、频率、和持续时间 6. 供水的农业池塘、泻湖、水库的设计和评估；
24
DEW.exe
• 温度及风速因子包括月均最高最低气温、月均最 高最低气温标准差、月均风速、露点温度 前几项EXCEL
• 露点温度计算复杂 DEW / DEW02
25
什么是露点温度？
• 露点（或霜点）温度： dew temperature • 指空气在水汽含量和气压都不改变的条件
下，冷却到饱和时的温度。 • 形象地说，就是空气中的水蒸气变为露珠
28
输入文件准备
• 输入ASCII码文件，两/三列，温度、湿度。 • 起1月1，止12月31，可多年 • 缺省值<-99.9 or 缺省值>99.9，通常999 • 湿度有效值是0.1-100.0，通常湿度值都是0-1，
要乘以100 • 不要头文件，末尾有一行空行
29
运行程序
• 拷贝输入文件到程序文件夹 • 输入文件名字及后缀名 • 定义输出文件，后缀名.out • 输入起始年份，判断是否闰年 • 输出文件会出现在程序文件夹
SWAT模型数据库构建辅助软件
SPAW、dew、pcpSWAT
2014年12月19 日
2
3.3 SWAT模型的辅助工具
自动参数率定 SWAT-CUP
参数管理 SWAT.editor
结果可视化 VIZSWAT
基流分割 Bflow.exe
露点温度 DEW.exe
气候统计 pcpSWAT.exe
SWAT辅 助工具
土壤参数SPAW
3
SWAT模型简介
全面考虑降雨和下垫面空
间不均匀的模型，充分反
• SWAT（Soil and Water A映ss流es域s内m降e雨nt和T下o垫o面l)要
• 20世纪90年代初
素空间变化对洪水形成的
• 美国农业部开发
影响
• 分布式流域水文模型
• 模拟地表水和地下水的水质水量
4
SWAT模型简介
• SWAT模型以日为时间步长 • 操作性强和可视化程度高 • 与GIS结合，增强可视化和空间分析能力 • 广泛应用于我国土壤学和水文学各研究领域
5
6
SWAT子模型
• SCS径流曲线法 模拟地表径流
• 对径流量和峰值 流量研究
水文过程
土壤侵蚀
• 修正的通用土壤 流失方程
• 流域的土壤侵蚀 情况
30
WEB PAGE
• SPAW软件下载地址 • DEW02下载地址 • PcpSWA你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
31
Thank You
在别人的演说中思考，在自己的故事里成长
Thinking In Other People‘S Speeches，Growing Up In Your Own Story 讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
32
时候的温度叫露点温度。
26
露点温度本是个温度值，可为什么 用它来表示湿度呢？
• 因为，当空气中水汽已达到饱和时， 气温与露点温度相同
• 当水汽未达到饱和时，气温一定高于 露点温度
• 所以露点与气温的差值可以表示空气 中的水汽距离饱和的程度
27
日平均气温
模型选择
最大最小气温
空气湿度
空气湿度
dew
dew02
19
pcpSWAT
• 降雨相关因子有月均降雨量、月均降雨量标准偏 差、降雨量偏度系数、月内干日系数、月内湿日 系数和月均降雨天数。
• 计算 SWAT 气象发生器所需要的每日降水数据的 统计参数。
• 输入日观测降雨量，输出降雨相关因子。
20
pcpSWAT根据下公式开发
21
输入文件准备
• 输入ASCII 码文件，一列，每日降水数据。 • 起1月1，止12月31，可多年。 • 缺省值必须用不存在数字代替，通常999。 • 不要头文件，末尾有一行空行。
• 基于SPAW模型的田地和池塘水文分析
•发表于2006年 • ASABE会议报告 •介绍SPAW软件原理和应用
11
ASABE (American Society of Agricultural and
Biological Engineers)
• 美国农业生物工程师学会 • 1907 • 教育、科研机构 • 100 多个国家的9000多名成员 • 生物工程、食品与加工技术、信息与电工技术、
动力与机械、土壤与水、结构与环境、人机工程 学、安全与健康、新研究领域。 • 农业、食物、生物系统技术、环境、自然资源。
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SPAW模型简介
• SPAW（Soil－Plant－Air－Water）美国华盛顿州 立大学开发的，用于模拟农业景观中日水文状况。
• 模型有两个用途，一个是模拟农田；另一个是模拟 蓄水池，如湿地、池塘、泻湖、水库。
• 通过一组广义方程来描述土壤张力、电导率与土 壤水分含量之间的关系，是一组关于砂粒和粉粒 含量与有机质含量的函数。
• 输入粉粒、砂粒、有机质百分含量，输出凋萎系 数、田间持水量、饱和导水率、土壤湿容重。
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• 通过图形界面进行数据输入和文件选择 • 模型结果既有表格的也有图形的
18
The pcpSWAT user’s manual
• 物理、化学、生 物过程
• 不同形态N/P营 养物质迁移和转 化
污染负荷
7
SWAT模型的难点之一
• 模型自带的土壤数据库和气象数据库是针对北美 的土壤植被和流域水文设计的
• 中国研究区需要建立相应的数据库
8
模型数据库的建立
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SWAT模型数据准备辅助软件
10
FIELD AND POND HYDROLOGIC ANALYSES WITH THE SPAW MODEL
22
运行程序
• 键入输入、输出文件的名字（包括其扩展名）。 • 输入起始年份，判断年份是否是闰年。 • 需要输入无数据值，若降水数据有缺测，输入文
件中缺失值。 • 输出三个文件在程序目录中：A.out，totalpcp.sta，
mean_pcp.sta
▫ A.out 降雨数据统计参数
23
The DEW user’s manual
水资源和废弃物的管理 7. 估计土壤氮或者盐分收支与聚集作物产量和盐
分隐患
15
SPAW在SWAT模型中应用
• SPAW软件为SWAT的土壤数据准备 参数
• 土壤水分参数主要有：凋萎系数、有 效田间持水量、饱和导水率和土壤湿 容重。
16
Soil Water Characteristics 模块
• SPAW中的 Soil Water Characteristics 模块专门 用于估算土壤的持水特性。
13
应用案例
1. 评估降雨或灌溉后的日可用的作物水份和植物 水分胁迫状况
2. 评估农业田地产生的径流和渗流 3. 定义灌溉时间或者定义灌溉要求 4. 评估可以导致水分和营养流失的农田水和化学
用品的深渗流
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应用案例
5. 定义农业湿地洪水的深度、频率、和持续时间 6. 供水的农业池塘、泻湖、水库的设计和评估；
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DEW.exe
• 温度及风速因子包括月均最高最低气温、月均最 高最低气温标准差、月均风速、露点温度 前几项EXCEL
• 露点温度计算复杂 DEW / DEW02
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什么是露点温度？
• 露点（或霜点）温度： dew temperature • 指空气在水汽含量和气压都不改变的条件
下，冷却到饱和时的温度。 • 形象地说，就是空气中的水蒸气变为露珠
28
输入文件准备
• 输入ASCII码文件，两/三列，温度、湿度。 • 起1月1，止12月31，可多年 • 缺省值<-99.9 or 缺省值>99.9，通常999 • 湿度有效值是0.1-100.0，通常湿度值都是0-1，
要乘以100 • 不要头文件，末尾有一行空行
29
运行程序
• 拷贝输入文件到程序文件夹 • 输入文件名字及后缀名 • 定义输出文件，后缀名.out • 输入起始年份，判断是否闰年 • 输出文件会出现在程序文件夹