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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)。
西北农林科技大学
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
模型简介 水文过程 泥沙过程 污染物模块 应用实例
提纲
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 百度文库 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
二、径流模拟的适用性>>国外研究
（1）Arnold (阿诺德)等验证了模型径流模拟在全美、 伊利诺斯州3个流域、密西西比河支流等不同时空尺度、 水文条件、地形特征流域的适用性。模型对长期径流量模 拟准确，短期则较差，特别是日尺度的模拟效果不理想， 日径流的模拟存在系统误差。
（2）瑞典西南部 Ronnea 流域径流模拟表明：模型适 用于不同水文气象及下垫面条件；年、月径流模拟在面积 约250km2流域上的效果最好；日径流模拟在面积约 1000km2的流域上的效果最好；大于 1000km2面积的流域 ，模型校准需 12-15 年的水文数据。
SWAT有8个组成模块:水文、气象、泥沙、 土壤温度、作物生长、营养物和农业化学品
数据与数据库
SWAT模型涉及的各种过程计算方程多达近千个, 主要 包含水文过程子模型、土壤侵蚀子模型和污染负荷子 模型。
所需参数大致可以分为气象水文、地形、土壤、土地 利用、农业管理等
为能更方便地建立流域基础数据库,SWAT 模型结合 GIS建立一个扩充模块( AvS-WAT) , 此扩充模块满足了 SWAT 模型建置与管理基础数据库的需求。
大流域的计算效率高
连续模拟,能够模拟长期管理变 化的影响
经过改进，目前已经可以预测 模拟次降雨的水文效果
西北农林科技大学
SWAT模型的流域径流模拟研究
学生：李娟 学号：2012051431
主要内容
一、径流模拟介绍 二、径流模拟的适用性 三、径流模拟研究内容 四、径流模拟中存在问题
一、径流模拟介绍
一、径流模拟介绍
SWAT模型的径流模拟通常将研究流域划分成若干个单 元流域，以减小流域下垫面和气候要素时空变异对模拟精 度的影响。根据不同植被覆盖和土壤类型，单元流域进一 步细分为若干个 HRU。 每个 HRU 都单独计算径流量， 最后得到流域总径流量 。
SWAT模型提供 Green-Ampt方法或SCS曲线法计算 地表径流；度-日因子模型计算融雪量；动态存储模型计 算壤中流；Hargreaves 法、Priestley -Tayor 法或 Penman –Monteith 法计算潜在蒸散发；SWAT 将地下水 分为浅层和深层地下水，浅层地下径流汇入流域内河流， 深层地下径流汇入流域外河流；河道水流演算采用变动存 储系数模型或马斯京根法。
径流模拟是SWAT模型最基本、最重要的功能。基于 SWAT 模型的径流模拟是 SWAT 研究的焦点。
SWA T 模拟流域径流过程分为两部分:陆面部分(产流 和坡面汇流部分) 和水循环的水面部分(即河网汇流部分) 。前者主要控制每个子流域中,水、泥沙、营养物质及化 学物质等的输入量,后者决定前述物质输入量经由河道向 流域出口的输移运动及负荷的演算过程。
二、径流模拟的适用性>>国内研究
（1）黄河中游三川河流域的月平均流量过程的模拟， 模型率定期和验证期的效率系数分别为 0.71 和 0.73， 但月平均流量较实测结果偏大。
（2） 西北黑河莺落峡以上流域分布式日径流过程的 模拟表明：模型在结构上考虑了融雪和冻土对水文循环的 影响，较适用于我国西北寒区。
三、径流模拟研究内容
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。
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。
表一 模型所需参数类型
数据输入中的注意问题
数据输入与处理过程中的分辨率对水文响应 单元的划分和各输出项的精确程度有比较显 著的影响，如：
产流预测对子流域和 的数量具有一定的敏 感性因为尺度较大的集总影响了径流曲线数 CN值的实际分布从而降低了模拟的准确性 但研究没有指出如何确定子流域或最佳的 HRU组合的方法。
三、径流模拟研究内容>>模型的构建
➢ 模型数据的输入
降雨数据空
间差异的影 响
• 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。
• 陈利群等研究了站网密度和面平均雨量误差 的关系，提出在水文模拟中雨量站的多少存 在上限和下限，且雨量站所处空间位置的高 程值、坡度和坡向都影响着模拟产流量。
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。
SWAT的应用领域主要有营养物模拟、杀 虫剂模拟、土地利用与气候变化的水文效 TMDL水质分析等。目前较新颖的有：
非点源污染模拟和控制 环境变化对水文响应的影响 洪水短期预报
SWAT模型开发的目的是预测 大尺度、无测站流域水、泥 沙和农药管理的影响,因此它 具备一下几个特点：
不需要率定 对大流域采用易获得的输 入数据
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)。
西北农林科技大学
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
模型简介 水文过程 泥沙过程 污染物模块 应用实例
提纲
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 百度文库 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
二、径流模拟的适用性>>国外研究
（1）Arnold (阿诺德)等验证了模型径流模拟在全美、 伊利诺斯州3个流域、密西西比河支流等不同时空尺度、 水文条件、地形特征流域的适用性。模型对长期径流量模 拟准确，短期则较差，特别是日尺度的模拟效果不理想， 日径流的模拟存在系统误差。
（2）瑞典西南部 Ronnea 流域径流模拟表明：模型适 用于不同水文气象及下垫面条件；年、月径流模拟在面积 约250km2流域上的效果最好；日径流模拟在面积约 1000km2的流域上的效果最好；大于 1000km2面积的流域 ，模型校准需 12-15 年的水文数据。
SWAT有8个组成模块:水文、气象、泥沙、 土壤温度、作物生长、营养物和农业化学品
数据与数据库
SWAT模型涉及的各种过程计算方程多达近千个, 主要 包含水文过程子模型、土壤侵蚀子模型和污染负荷子 模型。
所需参数大致可以分为气象水文、地形、土壤、土地 利用、农业管理等
为能更方便地建立流域基础数据库,SWAT 模型结合 GIS建立一个扩充模块( AvS-WAT) , 此扩充模块满足了 SWAT 模型建置与管理基础数据库的需求。
大流域的计算效率高
连续模拟,能够模拟长期管理变 化的影响
经过改进，目前已经可以预测 模拟次降雨的水文效果
西北农林科技大学
SWAT模型的流域径流模拟研究
学生：李娟 学号：2012051431
主要内容
一、径流模拟介绍 二、径流模拟的适用性 三、径流模拟研究内容 四、径流模拟中存在问题
一、径流模拟介绍
一、径流模拟介绍
SWAT模型的径流模拟通常将研究流域划分成若干个单 元流域，以减小流域下垫面和气候要素时空变异对模拟精 度的影响。根据不同植被覆盖和土壤类型，单元流域进一 步细分为若干个 HRU。 每个 HRU 都单独计算径流量， 最后得到流域总径流量 。
SWAT模型提供 Green-Ampt方法或SCS曲线法计算 地表径流；度-日因子模型计算融雪量；动态存储模型计 算壤中流；Hargreaves 法、Priestley -Tayor 法或 Penman –Monteith 法计算潜在蒸散发；SWAT 将地下水 分为浅层和深层地下水，浅层地下径流汇入流域内河流， 深层地下径流汇入流域外河流；河道水流演算采用变动存 储系数模型或马斯京根法。
径流模拟是SWAT模型最基本、最重要的功能。基于 SWAT 模型的径流模拟是 SWAT 研究的焦点。
SWA T 模拟流域径流过程分为两部分:陆面部分(产流 和坡面汇流部分) 和水循环的水面部分(即河网汇流部分) 。前者主要控制每个子流域中,水、泥沙、营养物质及化 学物质等的输入量,后者决定前述物质输入量经由河道向 流域出口的输移运动及负荷的演算过程。
二、径流模拟的适用性>>国内研究
（1）黄河中游三川河流域的月平均流量过程的模拟， 模型率定期和验证期的效率系数分别为 0.71 和 0.73， 但月平均流量较实测结果偏大。
（2） 西北黑河莺落峡以上流域分布式日径流过程的 模拟表明：模型在结构上考虑了融雪和冻土对水文循环的 影响，较适用于我国西北寒区。
三、径流模拟研究内容
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。
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。
表一 模型所需参数类型
数据输入中的注意问题
数据输入与处理过程中的分辨率对水文响应 单元的划分和各输出项的精确程度有比较显 著的影响，如：
产流预测对子流域和 的数量具有一定的敏 感性因为尺度较大的集总影响了径流曲线数 CN值的实际分布从而降低了模拟的准确性 但研究没有指出如何确定子流域或最佳的 HRU组合的方法。
三、径流模拟研究内容>>模型的构建
➢ 模型数据的输入
降雨数据空
间差异的影 响
• 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。
• 陈利群等研究了站网密度和面平均雨量误差 的关系，提出在水文模拟中雨量站的多少存 在上限和下限，且雨量站所处空间位置的高 程值、坡度和坡向都影响着模拟产流量。
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。
SWAT的应用领域主要有营养物模拟、杀 虫剂模拟、土地利用与气候变化的水文效 TMDL水质分析等。目前较新颖的有：
非点源污染模拟和控制 环境变化对水文响应的影响 洪水短期预报
SWAT模型开发的目的是预测 大尺度、无测站流域水、泥 沙和农药管理的影响,因此它 具备一下几个特点：
不需要率定 对大流域采用易获得的输 入数据