SWAT模型原理

SWAT安装指南

AVSWAT的安装：

1）安装环境：

ArcView 3.1 or 3.2 (software)

Spatial Analyst 1.1 or later (单独安装的模块)

Dialog Developer 3.1 or later (自带的模块)

2）安装要点：

先安装ArcView和Spatial Analyst模块，中文用户需要把区域与语言选项中把语言修改为英语（美国）。然后解压AVSWAT安装文件，启动ArcView，在File 菜单上单击Open Project，打开安装文件所在的目录，选择setup.apr，并单击OK。

AVSWAT的启动不规范引起的错误，正确启动方法如下：

在下图所示的弹出框中选择Cancel，不要选择OK哦；然后在File菜单下的Extensions选择SWAT模块加载即可。

ArcSWAT 1.0.7的安装：

1）安装环境：

Microsoft .Net Framework 1.1

ArcGIS-ArcView 9.1 with service pack 2 (Build 766)

ArcGIS Spatial Analyst 9.1 extension

ArcGIS Developer Kit (usually found in C:\Program

Files\ArcGIS\DeveloperKit\)

ArcGIS DotNet support (usually found in C:\Program Files\ArcGIS\DotNet\) 2）安装顺序及要点：

①首先安装Microsoft .Net Framework 1.1；注意：很重要，否则第2步中

将不会出现".NET Support"；

②安装ArcGIS9.1，选择自定义安装并勾选".NET Support"和"Spatial

Analyst"模块，或者选择完全安装；

③安装ArcGIS Developer Kit；

④安装ArcGIS9.1 SP2 (build 766)；从英文官网可以下载到，

/index.cfm?fa=downloads.patchesServicePacks.viewP

atch&PID=43&MetaID=1162

⑤安装ArcSWAT ，不再出现错误，成功。

出现下面提示错误的一般原因：是在安装ArcGIS 之后，才安装的

Microsoft .Net Framework ，其实并没有装上ArcGIS 中的".NET Support"，可以插入ArcGIS9.1安装光盘，做下修复，见下图。

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()t

t 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 模型涉及到降水、径流、土壤水、地下水、蒸散以及河道汇流等，模型的结构如图1：

图1 SWAT模型结构示意图

3. 模型数据处理过程

SWAT模型所需的数据有地形、土壤、土地利用、气象、水文、营养物质等，根据研究目的不同可以选择建立不同的数据库，模型本身带有Land Cover/Plant Growth Database、Urban Database数据库。除此之外，还需要结合研究区域的特点和研究目的，建立用户数据库，其中包括耕作数据库、杀虫剂数据库、营养物质数据库、土壤数据库。模型数据处理流程如图2所示：

图2 模型数据处理流程

4. 模型的应用

模型的应用主要表现在8个方面：校准与敏感性分析，气候变化模拟，GIS平台描述，水文评价，结构和数据输入效果评价，与其他模型比较，多种模型分析的结合，污染评价。在国内，北京示范大学、北京林业大学、河海大学、南京大学、黄河水利委员会、中科院南京地理与湖泊研究所等高校与研究机构都把SW AT模型作为研究的工具，研究范围十分广泛，包括模型的探索与改进，径流分析，土地利用评价，非点源污染研究等等。

5. 相关学习资料