第二章4 SWAT模型

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SWAT模型

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1.2 SWAT 原理概述
水循环的水面部分
主河道（或河段）汇流
主河道的演算分为4部分：水、泥沙、营养物和有机化学物质。在进行河道汇流演算时，有一部分水份在输移过程中损失，包括河道蒸发和河床渗漏。另一部分被人类取用。河道补充水份的来源为直接降雨或点源输入。河道水流演算多采用变动存储系数模型（variable storage coefficient method, Williams,1969）或Muskingum方法。
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1.2 SWAT 原理概述
SWAT模拟的流域水文过程分为两大部分：
➢ 水循环的陆面部分（即产流和坡面汇流部分） ➢ 水循环的水面部分（即河网汇流部分）
前者控制着每个子流域内主河道的水、沙、营养物质和化学物质等输入量；后者决定水、沙等物质从河网向流域出口的输移过程。
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SWAT水文循环示意图
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1.2 SWAT 原理概述
水循环的陆面部分
在产流计算中， SWAT 引入水文响应单元（ HRU ， Hydrologcial Response Unit）的概念，来反映植被覆盖和土壤类型的变化对产流及蒸发的影响。
在每个HRU内单独计算产流量，然后叠加得到子流域产流量，在进行坡面汇流，进入子流域主河道。最后通过河网汇流演算得到流域总径流量。
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1.2 SWAT 原理概述冠层截留（或直接）降落到地面。降到地面上的水一部分下渗到土壤；一部分形成地表径流。地表径流快速汇入河道，对短期河流响应起到很大贡献。下渗到土壤中的水可保持在土壤中被后期蒸发掉，或者经由地下路径较缓慢流入地表水系统。

swat模型水量平衡方程

swat模型水量平衡方程SWAT模型（Soil and Water Assessment Tool）是一种广泛应用于水资源管理和土地利用规划的水量平衡模型。

它模拟了流域内水循环的各个组成部分，包括降水、蒸发、蓄水、径流等，可以用于评估不同土地利用管理措施对水资源的影响，以及预测未来的水资源供需情况。

SWAT模型的水量平衡方程是基于流域的物质守恒定律建立的，它描述了降水在流域中的水循环过程，并计算了径流的生成与运动。

首先，降水是水量平衡方程的重要输入项，包括雨滴截留、蒸发和渗漏等水文过程。

SWAT模型中通常会使用降水站点的观测数据或气象模型的输出数据作为输入。

其次，土壤蓄水量是流域水量平衡方程中的一个重要参数。

SWAT 模型通过考虑土壤类型和土壤水分特性等来模拟土壤的蓄水能力，这可以反映不同土地利用类型的水文响应。

然后，蒸发是流域水循环的关键过程之一，代表了水分从土壤和植被蒸发的过程。

SWAT模型中采用了一系列的参数和公式来计算蒸发过程，包括潜在蒸发、实际蒸发和冠层蒸发等。

此外，渗漏是指水分从土壤渗透到地下水中的过程。

SWAT模型考虑了渗漏对地下水补给的影响，通过模拟土壤的渗透能力和土壤饱和度来计算渗漏量。

最后，径流是通过蒸发和渗漏后剩余的降水流出流域的部分。

SWAT模型通过考虑土壤类型、地形、土地利用等因素，采用多个子流域的方法来模拟流域的径流产生与转移。

综上所述，SWAT模型的水量平衡方程可以描述如下：降水=截留+蒸发+渗漏+产流其中，截留代表了降水在植被上被截留的部分；蒸发代表了水分从土壤和植被蒸发的过程；渗漏代表了水分从土壤渗透到地下水中的过程；产流代表了径流的生成与运动。

SWAT模型通过计算这些过程中的关键参数和输入，以及采用物质守恒的原理，可以模拟流域内的水资源循环和水量平衡。

这些模拟结果可以帮助决策者了解不同土地利用策略对水资源的影响，优化土地利用配置方案，提高水资源的利用效率，为可持续水资源管理和土地规划提供科学的依据。

SWAT模型简述

SWAT 模型简述1. 模型研究目的SWAT （Soil and Water Assessment Tool ）是由美国农业部（USDA ）的农业研究中心（ARS ，Agricultural Research Service ）Jeff Amonld 博士1994年开发的。

模型开发的最初目的是为了预测在大流域复杂多变的土壤类型、土地利用方式和管理措施条件下，土地管理对水分、泥沙和化学物质的长期影响。

它是一种基于GIS 基础之上的分布式流域水文模型，近年来得到了快速的发展和应用，主要是利用遥感和地理信息系统提供的空间信息模拟多种不同的水文物理化学过程，如水量、水质以及杀虫剂的输移与转化过程。

SWAT 模型综合了早期开发的SWRRB （the Simulator for Water Resources in Rural Basins ）模型和ROTO （the Routing Ourputs to Outlet ）模型的特征，从1990s 问世以来，经历了SW AT94.2，96.2，98.1，99.2，2000等版本，模型在原理算法、结构、功能等方面都有很大的改进，现在使用的SWAT2005版本可以在Arcview 、ArcGIS 等常见的软件平台上运行，具有良好的用户界面。

2. 模型的原理与结构SWAT 是一个物理基础的模型，可以进行连续时间序列的模拟。

SW AT 模拟的流域水文过程分为水循环的陆面部分（即产流和坡面汇流部分）和水循环的水面部分（即河道汇流部分）。

前者控制着每个子流域内主河道的水、沙、营养物质和化学物质等的输入量；后者决定水、沙等物质从河网向流域出口的输移运动。

整个水分循环系统遵循水量平衡规律：01()tt day surf a seep gw i sw sw R Q E w Q ==+----∑式中：t sw (mm)是土壤最终含水量，0sw (mm)土壤初始含水量，t 为时间(day)，day R (mm)为第i 天总降水量，surf Q (mm)是第i 天地表径流总量，a E (mm)是第i 天蒸散总量，seep w (mm)第i 天土壤侧流总量，gw Q (mm)第i 天地下径流总量。

SWAT模型原理

SWAT模型原理SWAT模型（Soil and Water Assessment Tool，土壤和水资源评估工具）是用于评估流域水循环、水质和土壤侵蚀的数学模型。

它是由美国农业部（USDA）开发的，用于支持农业决策和流域管理。

1.数据输入：SWAT模型的输入数据包括气象数据、土地利用数据、土壤数据和管理实践数据。

气象数据主要包括降水、温度、风速和日照等信息。

土地利用数据描述了流域中不同土地利用类型的分布情况，如农田、森林、草地等。

土壤数据描述了土壤的物理和化学特性，如土壤类型、质地、土壤有机质含量等。

管理实践数据描述了农田管理措施，如施肥、灌溉和农药使用等。

2.水文模拟：SWAT模型使用降水和蒸散发数据来计算流域的水量平衡。

降水通过自然和人为的蓄水和径流过程，形成地表径流和地下径流。

蒸散发是指水分从土地表面蒸发和植物透传到大气中的过程。

模型根据土壤含水量和植被类型，计算蒸散发的损失。

这些水文过程模拟有助于了解流域水资源的分布和利用情况。

3.土壤侵蚀模拟：SWAT模型还模拟土壤水分和沉积物的侵蚀过程。

地表径流会携带土壤颗粒和污染物，导致土壤侵蚀和水质恶化。

模型根据地表流量和土壤侵蚀的相关因素，如坡度、覆盖度和土壤侵蚀性指数等，计算土壤侵蚀的速率。

这对于评估土地利用变化和管理实践对土壤质量和水质的影响非常重要。

4.模型校准和验证：SWAT模型的输出结果需要与实际观测数据进行校准和验证。

校准是调整模型参数，使模型的输出尽可能接近实际观测结果。

验证是使用另一组独立数据来验证模型的准确性和适用性。

这个过程对于提高模型的可靠性和预测能力非常重要。

5.方案评估和决策支持：SWAT模型可以用于评估不同的土地利用和管理方案，并提供决策支持。

通过模拟不同管理实践的效果，可以评估其对水资源、土壤侵蚀和水质的影响。

这有助于制定合理的流域管理策略，促进可持续农业和水资源管理。

总之，SWAT模型基于水文和土壤侵蚀的基本原理，结合实际观测数据和参数，用于模拟流域的水文过程和土壤侵蚀过程。

SWAT模型

SWAT模型SWAT模型是一种常用的水文模型，广泛应用于流域水文模拟和水资源管理等领域。

SWAT模型的全称是Soil and Water Assessment Tool，该模型结合了土壤、水文和气象等多方面因素，能够对流域内水文循环过程进行较为精确的模拟和预测。

在这篇文章中，我们将探讨SWAT模型的基本原理、应用范围以及未来发展方向。

SWAT模型的基本原理SWAT模型是一种基于过程的模型，其基本原理是通过对流域内水文循环过程的各种因素进行细致的建模和模拟，从而实现对流域水文过程的定量分析和预测。

SWAT模型主要考虑的因素包括降水、蒸发蒸腾、径流、土壤蓄水、植被覆盖等，模型通过对这些因素之间的相互作用进行建模，可以对流域内的水文过程进行较为准确的描述。

SWAT模型采用分布式建模方法，将流域划分为多个子集水区，然后对每个子集水区内的水文过程进行独立的模拟，最后通过整合各个子集水区的模拟结果得到对整个流域的水文过程的模拟结果。

这种分布式建模方法能够更好地考虑流域内地形、土壤和植被等空间异质性因素对水文过程的影响，提高模拟结果的准确性。

SWAT模型的应用范围SWAT模型主要应用于流域水文过程的模拟和预测，在水资源管理、土地利用规划、洪水风险评估等方面发挥着重要作用。

具体来说，SWAT模型可以用于以下几个方面：1.水资源管理：SWAT模型能够对流域内降水、径流等水文过程进行模拟，帮助决策者了解流域内水资源的分布和利用情况，指导水资源管理的决策。

2.土地利用规划：SWAT模型可以模拟不同土地利用类型对水文过程的影响，帮助规划者制定合理的土地利用规划，保护流域水资源。

3.洪水风险评估：通过模拟洪水过程，SWAT模型可以评估流域内不同地区的洪水风险，为防洪减灾提供科学依据。

4.水质预测：SWAT模型还可以模拟流域内污染物的输运过程，帮助监测人员预测流域内水质状况，保护水质。

SWAT模型的未来发展方向随着科学技术的不断发展和水资源管理需求的提高，SWAT模型也在不断完善和发展。

swat模型简介,研究生课堂演示文稿

SWAT通过子流域命令,进行分布式
产流计算;通过汇流演算命令,模拟河网与水库的汇流过程;通过叠加命令,把实测的数据和点源数据输入到模型中同模拟值进行比较;通过输入命令,接受其它模型的输出之值;通过转移命令,把某河段(或水库)的水转移到其他的河段(或水库溉。 SWAT模型的命令代码能够根据需要进行扩展。
子流域划分阈值的影响
• 胡远安等认为，SWAT 模型输出空间分割的响应关系与空间异质性特征密切相关，并提出合理的子流域面积特征尺度应当在空间自相关尺度的1/ 2-1/ 3 之间。
三、径流模拟研究内容>>模型的构建
模型数据的输入
• 张雪松等的研究表明，相同雨量站密度条件下，选取不同的雨量站分布对流域径流模拟结果影响不同，而在面雨量相近但降雨空间分布相差较大的情景下，径流量的模拟值也相差较大。
三、径流模拟研究内容
数据输入模拟算法选择参数分析径流模拟验证方法土地利用变化气候波动
模型构建
模型应用
三、径流模拟研究内容>>模型的构建
模型数据的输入
类空间数据的影响
• 吴险峰等研究表明，DEM的不同水平分辨率对提取流域坡度值影响明显，导致受长度和坡度因素影响的流域汇流时间和滞时有较大不同。
SWAT模型简介
指导教师：郑粉莉学生：潘岱立李娟覃超陈海心于卫洁张晓曦
提纲
模型简介
水文过程
泥沙过程
污染物模块应用实例
Swat模型简介
1 模型结构 2 数据与数据库
3 运行与命令模式 4 应用领域与特点
SWAT模型主要用来预测人类活动对水、沙、农业、化学物质的长期影响。它可以模拟流域内多种不同的水循环物理过程。由于流域下垫面和气候因素具有时空变异性,为了提高模拟的精度,通常SWAT模型将研究流域细分成若干个水文响应单元（Hydrological Response Units,HRU)。离散的方法有三种:自然子流域(subbasin)、山坡(hillslop) 和网格(grid)。

SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用

SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用1. 引言1.1 研究背景水资源是人类生存不可或缺的重要资源，由于人类活动的持续发展和水资源管理的不足，水环境污染日益严重，其中非点源污染是水环境污染的主要来源之一。

非点源污染是指来自于多个点，难以具体界定来源的污染物排放，其复杂性和难以预测性给水环境保护和管理带来了巨大的挑战。

为了有效地评估和管理水环境非点源污染，许多研究者使用了SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型。

SWAT模型是一个分布式的水文模型，可以模拟流域水循环过程，包括土地利用变化、降雨、蒸发、径流等。

SWAT模型在水环境非点源污染研究中具有重要的应用价值，可以帮助研究人员了解不同土地利用方式对水环境的影响以及提出相应的管理措施。

本文将对SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用进行深入探讨，通过案例分析，分析模型的优势与局限性，进一步展望未来研究方向，旨在为水环境保护和管理提供参考依据。

1.2 研究意义水环境是人类生存和发展的重要资源，然而由于工业化、城市化等活动的增加，水环境污染问题日趋严重。

非点源污染是水环境污染的主要来源之一，其治理难度大，成本高，效果难以评估。

对非点源污染的研究具有重要的现实意义。

通过深入研究SWAT模型在水环境非点源污染研究中的应用，可以为流域水资源管理决策提供科学依据，为改善水环境质量提供技术支持，为可持续水资源利用和环境保护作出贡献。

本文将重点探讨SWAT模型在水环境非点源污染研究中的应用，旨在提升对水环境问题的认识并促进水资源管理的发展。

2. 正文2.1 SWAT模型介绍SWAT模型，全称Soil and Water Assessment Tool，是一种用于水文模拟和流域管理的集成水文模型。

它由美国农业部自然资源保护局（USDA-NRCS）开发，旨在评估土壤侵蚀、非点源污染和水资源管理等问题。

SWAT模型基于流域尺度，结合了土地利用、气象、土壤和其他地理信息数据，模拟流域内水文过程的动态变化。

swat模型结构

swat模型结构SWAT（Soil and Water Assessment Tool）是美国农业部（USDA）开发的一个集水区水资源管理模型，可用于评估和模拟不同土地利用方式和管理措施对水文过程和水质的影响。

SWAT模型是一个基于物理和经验过程的集成模型，可用于研究和管理农业、环境和水资源领域的问题。

SWAT模型的结构主要包括五个组成部分：水文子模型、气象子模型、水库和湖泊子模型、生物和土壤子模型以及管理子模型。

1.水文子模型：该子模型用于模拟和预测水文过程，包括降雨、蒸发腾发、径流形成和水循环等。

模型基于集水区的地形、土壤和植被等特征，采用水文平衡方程来计算径流量和水体的分布。

2.气象子模型：该子模型用于模拟和预测气象变量对水文过程的影响，包括降水、温度、风速和辐射等。

模型利用实测或模拟的气象数据输入，通过气象因子和水文过程之间的关系来计算水文变量。

3.水库和湖泊子模型：该子模型用于模拟和预测水库和湖泊的水量和水质变化，包括水位、库容、水质浓度和水体流动等。

模型基于物理和经验方程，考虑水库和湖泊的水平衡和水质反应等影响因素。

4.生物和土壤子模型：该子模型用于模拟和预测植被生长和土壤过程的影响，包括植被生长、光合作用、蒸腾作用、养分循环和土壤水分运动等。

模型基于物理和生理机制，利用土壤特性和植物参数来计算植被和土壤过程的变化。

5.管理子模型：该子模型用于模拟和评估不同土地利用方式和管理措施对水资源和水质的影响，包括农业管理、土地利用变化、水分管理和养分管理等。

模型基于经验和规则，采用管理指标和策略来调整水文和生态过程，以优化资源利用和环境效益。

SWAT模型的工作流程主要包括以下几个步骤：数据准备、模型参数设定、模型运行和结果分析。

首先，需要收集和整理集水区的地理、气象、土壤和植被等数据，以及水文和水质观测数据。

然后，根据收集的数据，设定模型的参数和初始条件，包括地形、土壤、植被、气象和管理等方面。

swat模型太阳辐射计算

swat模型太阳辐射计算（实用版）目录1.SWAT 模型简介2.太阳辐射在 SWAT 模型中的重要性3.SWAT 模型中太阳辐射的计算方法4.SWAT 模型太阳辐射计算的应用实例5.SWAT 模型太阳辐射计算的优缺点分析正文一、SWAT 模型简介SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型是一种广泛应用于土壤和水资源评估的工具，它主要用于预测降雨径流过程、土壤水分、养分迁移等水文水资源问题。

SWAT 模型具有较强的空间分辨率，可以模拟不同地形、土壤和植被条件下的水文过程，为水资源管理和保护提供科学依据。

二、太阳辐射在 SWAT 模型中的重要性太阳辐射是 SWAT 模型中的重要输入参数，直接影响到蒸发、蒸腾作用以及地表温度等水文过程。

太阳辐射的准确计算对于模拟水文循环过程具有重要意义。

在 SWAT 模型中，太阳辐射是通过太阳位置、太阳高度角、地表反射率等因素计算得到的。

三、SWAT 模型中太阳辐射的计算方法SWAT 模型中太阳辐射的计算方法主要采用 Hargreaves 方程。

Hargreaves 方程是基于太阳高度角、太阳位置、地表反射率和地表吸收率等因素计算太阳辐射的经验公式。

在 SWAT 模型中，太阳辐射的计算过程包括以下几个步骤：1.根据太阳位置和太阳高度角计算太阳辐射的垂直分量。

2.根据地表反射率计算太阳辐射的水平分量。

3.根据地表吸收率计算地表吸收的太阳辐射。

4.计算地表实际吸收的太阳辐射。

四、SWAT 模型太阳辐射计算的应用实例SWAT 模型在我国的黄河流域、长江流域等地进行了广泛应用。

在应用过程中，SWAT 模型可以根据不同地区、不同时期的太阳辐射数据进行计算，得到准确的太阳辐射输入参数，从而模拟出更为真实的水文过程。

五、SWAT 模型太阳辐射计算的优缺点分析优点：1.SWAT 模型中太阳辐射的计算方法较为简单，容易实现。

2.SWAT 模型可以根据不同地区的太阳辐射数据进行计算，具有较强的适应性。

SWAT模型

SWAT模型非点源应用的研究一．SWA T模型简介SWAT（Soil and Water Assessment Tool）是由美国农业部（USDA）的农业研究中心Jeff Amonld 博士1994年开发的。

模型开发的最初目的是为了预测在大流域复杂多变的土壤类型、土地利用方式和管理措施条件下，土地管理对水分、泥沙和化学物质的长期影响。

SWA T模型采用日为时间连续计算。

是一种基于GIS基础之上的分布式流域水文模型，近年来得到了快速的发展和应用，主要是利用遥感和地理信息系统提供的空间信息模拟多种不同的水文物理化学过程，如水量、水质、以及杀虫剂的输移与转化过程。

二.SWAT模型的产生SWA T模型的最直接前身是SWRRB模型。

而SWRRB模型则起始于20世纪70年代美国农业部农业研究中心开发的CREAMS(Chemicals, Runoff, and Erosion from Agricultural Management Systems)模型。

此时的SWRRB模型还是一个仅能够模拟土地利用对田间水分、泥沙、农业化学物质流失影响、具有物理机制的田间尺度非点源污染模型。

为了解决水质评价问题，SWRRB模型于20世纪80年代后期引进了重点描述地下水中化学物质、农药对农业生态系统影响的GLEAMS(Groundwater Loading Effects on Agricultural Management Systems)模型的杀虫剂部分。

同时，为了研究土壤侵蚀对作物生产力的影响，引进作物生长模型EPIC(Erosion- Productivity Impact Calculator)。

至此，SWRRB模型已可模拟评价复杂农业管理措施下的小流域尺度非点源污染，但于较大尺度流域的模拟尚不可靠，最大仅能用于500km2的流域范围内。

20世纪80年代晚期，美国印第安事务局（the Bureau of Indian Affairs）急需一个适于数千平方公里的模型来评价亚里桑那州和新墨西哥州的印第安保留土地区的水资源管理措施对下游流域的影响。

SWAT模型的原理、结构及应用研究

SWAT模型的原理、结构及应用研究一、本文概述本文旨在全面探讨SWAT（Soil Water Assessment Tool）模型的原理、结构以及其在各种应用场景下的实践研究。

SWAT模型作为一种强大的水文学工具，已经在全球范围内得到了广泛的应用，特别是在水资源管理、农业灌溉、洪水模拟和生态环境评估等领域。

本文首先对SWAT模型的基本原理进行概述，然后深入解析其模型结构，包括模型的各个主要组成部分以及它们之间的相互作用关系。

接下来，本文将通过具体的案例分析，展示SWAT模型在实际应用中的效果和影响力。

通过对这些案例的研究，我们期望能够揭示SWAT模型的潜在价值和局限性，以便在未来的研究和实践中更好地利用这一工具。

本文还将对SWAT模型的发展趋势和前景进行展望，以期为未来相关领域的研究提供参考和借鉴。

二、SWAT模型的理论基础SWAT模型（Soil Water Assessment Tool）是一种基于物理过程的分布式水文模型，其理论基础主要源于水文学、土壤学、生态学等多个学科。

该模型的核心理论框架基于流域水量平衡原理，通过对流域内不同土地利用类型、土壤类型以及管理措施下的水文过程进行模拟，实现对流域水文循环的全面描述。

SWAT模型基于水量平衡方程，即流域内水分的输入（降雨、灌溉等）等于输出（径流、蒸发、渗漏等）与存储（土壤水、地下水等）之和。

这一原理是流域水文学的基本原理，也是SWAT模型进行模拟的基础。

SWAT模型采用分布式参数化方法，将流域划分为若干个子流域或水文响应单元（HRU），每个HRU具有相同的土地利用类型和土壤类型。

这种划分方式充分考虑了流域内空间异质性对水文过程的影响，提高了模型的模拟精度。

在SWAT模型中，水文过程主要包括产流、汇流、蒸散发和土壤水运动等。

产流过程主要受到降雨、植被覆盖、土壤类型等因素的影响；汇流过程则通过计算河网水流路径和流速，模拟水流在流域内的运移过程；蒸散发过程受到气温、湿度、风速等多种气象因素的影响；土壤水运动则描述了水分在土壤剖面中的运动和存储过程。

SWAT模型参数及运行过程

SWAT模型参数及运行过程SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 是一种基于分布式水文模型的农业水文模型，被广泛应用于研究、管理和决策支持系统中。

下面将介绍SWAT模型的参数设置，以及其运行过程。

1.SWAT模型参数设置：- 模型时间尺度（Time Step）：定义模拟的时间跨度，可选择从小时到年。

- 流域面积（Watershed Area）：描述研究区域的地理范围，单位为平方千米或英亩。

- 坡度（Slope）：描述研究区域的地表坡度，以百分比表示。

- 壤土类型（Soil Type）：描述地区土壤的类型，包括土壤质地、土壤有机质含量等。

- 植被类型（Land Use Type）：描述地区植被覆盖类型，包括农田、林地、草地等。

- 降水数据（Precipitation Data）：包括降水量、降水强度等降水信息。

- 水文过程模型（Hydrological Process Model）：描述地区的水文循环过程，包括蒸散发、径流产生、地下水补给等。

- 水利设施（Water Management Practice）：描述地区水利设施的使用情况，如灌溉、排水等。

2.SWAT模型运行过程：数据输入：首先需要收集和整理与研究区相关的地理、气象、土壤和植被数据。

这些数据包括流域边界、坡度、土壤类型、植被类型、降水量和温度等数据。

数据可以从局部观测站点、遥感数据和气象模型等获取。

参数设置：在模型中设置先前提到的参数，以准确描述研究区域的水文过程和土壤特性。

参数设置可以根据实地观测数据和经验来进行。

模型运行：针对所设置的参数和数据，SWAT模型通过数学方程和水文过程模型进行数值模拟。

模型会根据给定的时间尺度分别计算降水、蒸散发、径流产生、地下水补给等水文过程，并给出模拟结果。

模型评估：通过对模拟结果与实际观测数据进行比较和评估，来判断模型的精度和对研究区域水文过程的描述能力。

可以使用多种统计指标来评估模拟结果的准确性，如R方、均方根误差等。

SWAT模型ppt课件

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B．美墨Rio Grande/Rio Bravo 流域的水文模拟。流域面积60万km2，研究跨国河流Rio Grande/Río Bravo 流域的水文和水质状况，及生态系统的动态过程。
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C．欧洲15国应用SWAT模型模拟农业产生的营养盐的输移情况。
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D．在印度的应用，量化气候变化对印度水资源的影响，并进行洪水和干旱模拟分析。
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1.2 SWAT 原理概述
水循环的陆面部分
植被因素
SWAT利用一个通用的植物生长模型模拟所有类型的植被覆盖。植物生长模型能区分一年生植物和多年生植物。被用来判定根系区水和营养物的移动、蒸腾和生物量或产量。
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1.2 SWAT 原理概述
水循环的陆面部分
水土流失
SWAT采用修改MUSLE模型（Universal Soil Loss Equation,Williams,1975）来模拟每个水文响应单元HRU的水土流失和泥沙的产生。 MUSLE模型能够与水文模型很好的结合，利用水文模型提供产流量和洪峰流量进行水土流失的模拟计算。
杀虫剂模块
日降水等水文模块
作物生长模块
SWRRB 模型
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SWAT 模型模型改进
ROTO 模型
ESWAT 模型
SWAT-G 模型
SWIM 模型
SWATMOD 模型
1.1 SWAT 起源与发展 SWAT自开发以来不断在发展和完
善。在世界范围内具有十分广泛的应用。
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SWAT应用举例：
A.Arnold和Srinivasan（1999）应用20年的气象数据模拟了美国78663个子流域内的水文循环及水量的平衡关系。
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第二章4-SWAT模型

SWAT 地表水过程
SWAT 针对 HRU 计算汇流时间，包括河道汇流和坡面汇流时间。河道汇流时间计算如下：
0.62 L n0.75 ct
A 0.125 cs 0.375 式中：ct 为河道汇流时间，h；L 为河道长度，km；n 为河道曼宁系数；A 为 HRU 面积，km2；cs 为河道坡度，m/m。坡面汇流时间用下式计算：
2 SWAT 原理概述
水循环的陆面部分
营养物质
SWAT模拟流域内几种不同形式的氮、磷的运动与转换。氮、磷营养物质可以通过地表径流和壤中流进入主河道传输到下游河段。
2 SWAT 原理概述
水循环的陆面部分
杀虫剂
杀虫剂可以用来研究流域内化学物质的运动。SWAT模拟杀虫剂经由地表径流进入河网，通过下渗进入土壤和地下含水层的运动过程，所用的模拟方程来自 GLEAMS 模型（ Leonard et al.,1987）。
提纲
1 SWAT 起源与发展 2 SWAT 原理概述 3 SWAT 结构与功能 4 SWAT 面临的问题与挑战
（1）SWAT 结构
SWAT可以对流域内一系列复杂的物理过程进行模拟，例如水循环和营养物迁移转化等。流域内泥沙、营养物的产生与迁移等都是建立在流域内水循环的基础之上。
四大子模块
SWAT原理——地表水过程
水量平衡方程如下：
t
SWt SW0 (Rday Qsurf Ea Wseep Qgw ) i 1 式中：SWt 为时段末土壤含水量，mm；SW0 为时段初土壤含水量，mm；t 为计算时段；
Rday 为第 i 天的降雨量，mm；Qsurf 为第 i 天的地表径流，mm；Ea 为第 i 天的蒸发量，mm； Wseep 为第 i 天渗漏量，mm；Qgw 为第 i 天基流量，mm。

SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用

SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用一、SWAT模型简介SWAT模型是由美国农业部和美国农业研究服务局（USDA-ARS）研发的一种集水文、气象、土壤、植被和管理措施等因素于一体的水文模型。

该模型主要用于模拟流域尺度的水文过程、土壤侵蚀、产污过程以及土壤养分水平等情况，可用于评估不同土地利用方式和水资源管理措施对流域水文循环和水质的影响。

SWAT模型以尺度化的方式模拟水文和水质过程，能够根据陆地利用、植被覆盖和土壤特性等不同空间尺度上的差异而进行模拟，适用于大尺度流域的水文和水质模拟。

SWAT模型是一个基于过程的模型，能够模拟自然界中的各种水文和水质过程，并且能够考虑人类活动对这些过程的影响。

模型基于土地利用、土壤和植被、气候和地形等信息，结合水文循环、土壤侵蚀、水质产污过程等因素进行综合模拟。

SWAT模型的核心是水文过程和土壤侵蚀过程的模拟，其中包括降雨产流、蒸散发、蓄水和排水、土壤侵蚀、河流水沙输移等一系列过程的模拟。

SWAT模型还考虑了水质产污因素，例如土壤养分和农药的产流、入渗和输移，能够模拟流域水体的营养盐和农药的污染情况。

通过SWAT模型的模拟和预测，可以更好地理解水体污染源的分布、积累和传输规律，为合理开展水环境管理和保护提供科学依据。

SWAT模型因其综合考虑了土地利用、植被覆盖、气候等因素，能够模拟和预测流域尺度的水文与水质过程，已经在许多地区得到了广泛的应用。

特别是在水环境非点源污染研究中，SWAT模型展现出了其独特的优势和应用价值。

1. 模拟土壤侵蚀和产污过程土壤侵蚀和土壤养分的产污是流域水环境非点源污染的重要来源，而SWAT模型能够综合考虑土地利用、降雨、土壤类型、土壤侵蚀和产污过程等因素，实现对流域土壤侵蚀和养分流失的定量模拟。

通过模拟土壤侵蚀和产污过程，可以评估不同土地利用方式和管理措施对流域水质的影响，为制定合理的水资源管理政策提供科学依据。

2. 评估流域水体营养物质和农药的输移流域土地利用和农业生产活动会导致营养物质和农药的大量输入，而这些物质在土壤中的输移和对水环境的影响是水环境非点源污染的重要环节。

SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用

SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用一、SWAT模型的特点及原理1. SWAT模型的特点SWAT模型是一种分布式水文模型，其基本特点可以概括为以下几点：（1）SWAT模型采用了一种基于土地利用、土地管理和气候条件的半分布式的流域水文过程模拟方法，可以有效地模拟土壤侵蚀、径流和污染物迁移等水文过程。

（2）SWAT模型可以进行多年份、多空间尺度的水文模拟，能够较好地反映不同时空尺度上的水文过程。

（3）SWAT模型集成了土壤、植被、陆面、地下水和河流等多种因素，可以全面、系统地模拟流域水文过程。

（4）SWAT模型具有模拟复杂陆面-地下水-河流系统的能力，可适用于不同地域的流域水文过程模拟。

2. SWAT模型的原理SWAT模型主要基于土地利用、土地管理和气候条件等因素，采用了一系列的地理信息系统（GIS）和数学模型，用以模拟流域水文过程。

其基本原理可以简要概括为以下几步：（1）对流域进行分割和划分，建立流域单元和子单元，并确定流域内各单元的水文信息。

（2）建立流域水文过程模型，模拟土壤侵蚀、降雨径流、地下水补给和土壤水分平衡等水文过程。

（3）应用地理信息系统技术，对流域内的土地利用、土壤类型、植被分布、降雨情况等信息进行空间分析和数据处理。

（4）对模型进行参数化和校正，利用观测数据对模型参数进行优化，提高模型的适用性和精度。

（5）通过模型模拟，得到流域内的径流量及污染物迁移情况，对流域水文环境进行评价和预测。

二、SWAT模型在水环境非点源污染研究中的应用1. SWAT模型在土壤侵蚀模拟中的应用土壤侵蚀是水环境非点源污染的主要途径之一，对流域水环境带来了严重的影响。

SWAT模型可以对不同土地利用和土地管理情况下的土壤侵蚀进行仿真模拟，从而评估土壤侵蚀的程度和影响，并为相关的土壤保护和治理提供科学依据。

2. SWAT模型在水质模拟中的应用水质污染是水环境非点源污染的重要表现形式，对河流湖泊的水质及水生态系统造成了严重的影响。

SWAT模型PPT演示课件

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1.2 SWAT 原理概述
水循环的陆面部分管理措施
SWAT允许用户定义每个HRU的农业管理措施。用户可定义生长季节的起止时间，肥料、杀虫剂和灌溉的时间和数据等。另外，在SWAT中可以每年变换不同的管理措施。
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1.2 SWAT 原理概述
水循环的水面部分水循环的水面过程即河道汇流部分，主要考虑水、沙、营养物（N，P）和杀虫剂在河网中的输移，包括主河道以及水库的汇流计算。
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B．美墨Rio Grande/Rio Bravo 流域的水文模拟。流域面积60万km2，研究跨国河流Rio Grande/Río Bravo 流域的水文和水质状况，及生态系统的动态过程。
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C．欧洲15国应用SWAT模型模拟农业产生的营养盐的输移情况。
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D．在印度的应用，量化气候变化对印度水资源的影响，并进行洪水和干旱模拟分析。
水循环的陆面部分
在产流计算中， SWAT 引入水文响应单元（ HRU ， Hydrologcial Response Unit）的概念，来反映植被覆盖和土壤类型的变化对产流及蒸发的影响。
在每个HRU内单独计算产流量，然后叠加得到子流域产流量，在进行坡面汇流，进入子流域主河道。最后通过河网汇流演算得到流域总径流量。
SWAT （ Soil and Water Assessment Tool）
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1.1 SWAT 起源与发展
GLEAMS 模型
CREAMS 模型
EPIC 模型
杀虫剂模块Байду номын сангаас
日降水等水文模块
作物生长模块
SWRRB 模型
SWAT 模型模型改进

SWAT模型参数及运行过程

SWAT模型参数及运行过程
SWAT（Soil and Water Assessment Tool）是一个集成的土壤和水资源模拟模型，用于评估和预测流域水文过程、土壤侵蚀和水质。

SWAT模型有一系列的参数，这些参数代表了模型中使用到的各种物理和化学过程的特性。

在SWAT模型运行之前，需要对这些参数进行设置和调整，以确保模拟结果的准确性和可靠性。

SWAT模型中的参数可以分为两类：模型参数和输入参数。

模型参数是指影响模型内部运行的参数，如流量流速公式、土壤侵蚀模型、植被生长模型等。

输入参数是指模型的输入数据，如降雨数据、土壤数据、植被数据等。

下面是SWAT模型中常用的一些参数及其说明：
1.水文参数：包括流域划分参数、降雨径流参数、水库参数等。

这些参数用于描述流域的水循环过程，如蒸发蒸腾、地下水补给等。

2.土壤参数：包括土壤类型参数、土壤吸水能力参数、土壤侵蚀参数等。

这些参数用于描述土壤的水文特性，如土壤水分保持能力、入渗能力等。

3.植被参数：包括植被类型参数、植被覆盖度参数、植被根系分布参数等。

这些参数用于描述不同植被类型对水资源的利用和保持能力。

4.污染物参数：包括化肥和农药的使用量、污水排放量等。

这些参数用于描述水质模拟过程中的污染物输入。

在进行SWAT模型的参数设置时，一般采用观测数据和实地调查数据作为依据，并根据文献和经验进行调整和估计。

常用的参数设置方法有：。

SWAT模型参数及运行进程

SWAT模型参数及运行进程SWAT（Soil and Water Assessment Tool）是一个积水模型，用于模拟水文过程、岩石循环和土壤侵蚀，以评估土壤和水资源管理的影响。

SWAT模型由美国农业部农业研究服务局（ARS）开发，可应用于各种水文区域和流域尺度。

1.天气参数：SWAT模型使用天气数据来模拟降水、温度和湿度等天气变量。

这些数据通常包括每日或小时的降水量、最高温度、最低温度和相对湿度等。

2.植被参数：SWAT模型使用植被参数来模拟蒸腾散失、生物量和植被生长等过程。

这些参数包括植被系数、生长季节和光合作用速率等。

3.土壤参数：SWAT模型使用土壤参数来模拟土壤水分、土壤侵蚀和沉积等过程。

这些参数包括土壤水分保持系数、土壤容重和土壤类型等。

4.水文参数：SWAT模型使用水文参数来模拟径流、河流水量和水库水位等过程。

这些参数包括水库蒸发损失、渗漏系数和河流通量等。

1.数据预处理：在运行SWAT模型之前，需要进行数据预处理，包括准备输入数据和进行空间分析。

输入数据包括数字高程模型（DEM）、土地利用数据、土壤数据、降水数据、气温数据等。

在数据预处理过程中，需要将不同数据源的数据进行拼接、校正和融合，以保证数据的一致性和准确性。

2.模型设置：SWAT模型的设置包括建立地理单元、定义模拟时间和空间范围、选择参数值和设置模型运行选项等。

地理单元是流域的形状和大小，可以基于DEM数据自动生成，也可以手动绘制。

模拟时间和空间范围是指模型运行的时间段和空间范围，可以根据研究需求进行设置。

参数值的选择需要根据研究区域的特点和数据的可用性进行调整。

3.模拟运行：SWAT模型的模拟运行是指将输入数据和参数值输入模型，并进行模拟计算以获得模型输出结果。

SWAT模型采用分布式模拟方法，将流域分成多个子分区，并对每个分区进行模拟计算。

模拟运行过程中，模型会考虑天气变量、植被生长、土壤水分、土壤侵蚀和沉积等因素，通过迭代计算得到模型输出结果。