SWAT模型完整PPT課件

1、2021/3/91第二講第二講 SWAT模型概述模型概述 2021/3/92提提 綱綱o 1.1 SWAT 起源與發(fā)展起源與發(fā)展o 1.2 SWAT 原理概述原理概述o 1.3 SWAT 結構與功能結構與功能o 1.4 SWAT 面臨的問題與挑戰(zhàn)面臨的問題與挑戰(zhàn)2021/3/93幾個關鍵問題幾個關鍵問題2021/3/941.1 SWAT 起源與發(fā)展起源與發(fā)展2021/3/951.1 SWAT 起源與發(fā)展起源與發(fā)展模型改進CREAMS模型EPIC模型殺蟲劑模塊日降水等水文模塊作物生長模塊SWRRB模型SWAT模型ROTO模型SWAT-G模型SWIM模型SWATMOD模型GLEAMS模型ESWAT

2、模型2021/3/961.1 SWAT 起源與發(fā)展起源與發(fā)展2021/3/97 2021/3/982021/3/992021/3/9102021/3/9112021/3/9122021/3/913提提 綱綱o 1.1 SWAT 起源與發(fā)展起源與發(fā)展o 1.2 SWAT 原理概述原理概述o 1.3 SWAT 結構與功能結構與功能o 1.4 SWAT 面臨的問題與挑戰(zhàn)面臨的問題與挑戰(zhàn)2021/3/9141.2 SWAT 原理概述原理概述2021/3/9152021/3/916 1.2 SWAT 原理概述原理概述2021/3/917 SWAT所需要輸入的氣候因素變量主要包括：l 日降水量l 最大最小

3、氣溫l 太陽輻射l 風速l 相對濕度 這些變量的數(shù)值可通過天氣發(fā)生器模型自動生成，也可直接輸入實測數(shù)據(jù)。 1.2 SWAT 原理概述原理概述2021/3/918 大氣降水經(jīng)過冠層截留（或直接）降落到地面。降到地面上的水一部分下滲到土壤；一部分形成地表徑流。地表徑流快速匯入河道，對短期河流響應起到很大貢獻。下滲到土壤中的水可保持在土壤中被后期蒸發(fā)掉，或者經(jīng)由地下路徑較緩慢流入地表水系統(tǒng)。1.2 SWAT 原理概述原理概述2021/3/919 SWAT利用一個通用的植物生長模型模擬所有類型的植被覆蓋。 植物生長模型能區(qū)分一年生植物和多年生植物。 被用來判定根系區(qū)水和營養(yǎng)物的移動、蒸騰和生物量或產(chǎn)量

4、。1.2 SWAT 原理概述原理概述2021/3/920 SWAT采用修改MUSLE模型（Universal Soil Loss Equation,Williams,1975）來模擬每個水文響應單元HRU的水土流失和泥沙的產(chǎn)生。 MUSLE模型能夠與水文模型很好的結合，利用水文模型提供產(chǎn)流量和洪峰流量進行水土流失的模擬計算。1.2 SWAT 原理概述原理概述2021/3/921 SWAT模擬流域內(nèi)幾種不同形式的氮、磷的運動與轉換。氮、磷營養(yǎng)物資可以通過地表徑流和壤中流進入主河道傳輸?shù)较掠魏佣巍?1.2 SWAT 原理概述原理概述2021/3/922 殺蟲劑可以用來研究流域內(nèi)化學物資的運動。SW

5、AT模擬殺蟲劑經(jīng)由地表徑流進入河網(wǎng)，通過下滲進入土壤和地下含水層的運動過程，所用的模擬方程來自GLEAMS模型（Leonard et al.,1987）。 1.2 SWAT 原理概述原理概述2021/3/923 SWAT允許用戶定義每個HRU的農(nóng)業(yè)管理措施。用戶可定義生長季節(jié)的起止時間，肥料、殺蟲劑和灌溉的時間和數(shù)據(jù)等。另外，在SWAT中可以每年變換不同的管理措施。1.2 SWAT 原理概述原理概述2021/3/924 水循環(huán)的水面過程即河道匯流部分，主要考慮水、沙、營養(yǎng)物（N，P）和殺蟲劑在河網(wǎng)中的輸移，包括主河道以及水庫的匯流計算。 1.2 SWAT 原理概述原理概述2021/3/925

6、主河道的演算分為4部分：水、泥沙、營養(yǎng)物和有機化學物質(zhì)。 在進行河道匯流演算時，有一部分水份在輸移過程中損失，包括河道蒸發(fā)和河床滲漏。另一部分被人類取用。河道補充水份的來源為直接降雨或點源輸入。 河道水流演算多采用變動存儲系數(shù)模型（variable storage coefficient method, Williams,1969）或Muskingum方法。 1.2 SWAT 原理概述原理概述2021/3/926 水庫水量平衡包括：入流、出流、降雨、蒸發(fā)和滲漏。在計算水庫出流時，SWAT提供三種方式： 需要輸入實測出流數(shù)據(jù)； 對于小的無觀測值的水庫，需要規(guī)定一個出流量； 對于大水庫，需要一個月

7、調(diào)控目標。 1.2 SWAT 原理概述原理概述2021/3/927提提 綱綱o 1.1 SWAT 起源與發(fā)展起源與發(fā)展o 1.2 SWAT 原理概述原理概述o 1.3 SWAT 結構與功能結構與功能o 1.4 SWAT 面臨的問題與挑戰(zhàn)面臨的問題與挑戰(zhàn)2021/3/928降 水灌 溉降 雨降 雪融 雪 地 表 徑 流土壤水蒸發(fā)植物蒸散發(fā)壤 中 流滲 漏輸 移 損 失池塘/水庫蒸發(fā)灌 溉池塘/水庫出流池塘/水庫滲透灌 溉潛水蒸發(fā)滲 透回歸流灌 溉灌溉用水輸移損失河段出流量雪 蓋土 壤 水 土壤水分層（10層）河 流淺層地下水深層地下水池塘/水庫調(diào)蓄下 滲1.3 SWAT 結構與功能結構與功能20

8、21/3/929 （1）SWAT 結構結構2021/3/930開 始輸入數(shù)據(jù)參數(shù)初始化日 循 環(huán) ？上一年最后一天計算并輸出最終計算結果程序結束循 環(huán) 控 制 命 令河道演算計算通過河道的徑流，沉積物和污染物水庫演算計算通過水庫的徑流，沉積物和污染物輸移計算從任意一個子流域或水庫向另外一個子流域或水庫水分輸移的計算子流域計算讀入或生成降水和最大/最小氣溫數(shù)據(jù)生成太陽輻射，風速和濕度數(shù)據(jù)計算土壤溫度計算降雪和融雪疊加計算疊加任意二個水文過程總的水量，沉積物，污染物輸入控制讀入實測EP、徑流數(shù)據(jù)或者SWAT輸出存 儲將輸出數(shù)據(jù)寫入文件，以供另一個SWAT循環(huán)使用降雨+融雪0計算地表徑流和下滲地表徑

9、流0？計算洪峰流量、 輸移損失、 產(chǎn)沙量、營養(yǎng)物、殺蟲劑土壤水演算、ET、作物生長、池塘/水庫水量平衡、地下徑流及水位計算結 束 演 算是否是否2021/3/931（2）SWAT 主要功能主要功能2021/3/932 River network controlled by dams & floodgates 1 12 26 64 43 38 8101016161717202018181919212122222323242425255 51111141413139 9151512127 7源 頭 子 流 域河 段 子 流 域11539681017121314161175191820222123242524 （1）SWAT 主要功能主要功能2021/3/933提提 綱綱o 1.1 SWAT 起源與發(fā)展起源與發(fā)展o 1.2 SWAT 原理概述原理概述o 1.3 SWAT 結構與功能結構與功能o 1.4 SWAT 面臨的問題與挑戰(zhàn)面臨的問題與挑戰(zhàn)2021/3/9341.4 SWAT 面臨的問題與挑戰(zhàn)面臨的問題與挑戰(zhàn)2021/3/9351.4 SWAT 面臨的問題與挑戰(zhàn)面臨的問題與挑戰(zhàn)2021/3/9361.4