水文学第一次作业报告_刘超.pptVIP

 SWAT模型及其应用200828007610022 刘超 寒旱所 内容 寒旱所 网站中文主页 所机构 SWAT简介 SWAT的用简单明了的方式构建复杂流域模型的计算有效率性，绝大多数流域数据都可以从政府机构获得的数据易获取性，能够模拟污染物累积和下游影响的长期性。 SWAT可以模拟许多不同的过程，包括地表径流、回流、蒸腾作用、池塘与水库蓄水、作物生长、河流改道、点源与非点源的营养物与农药负荷、化学转化、盆地内水流交换、灌溉、施肥和几种耕作方式。模型根据数字标高模型（DEM）将一个盆地分解为几个亚流域。校准时，用SWAT中嵌入的校准工具可以很容易地对比模型输出与流域数据。 SWAT的一个局限就是不能很好地模拟地下水流与溶质运移。建模需要很多时间，这取决于用户者的建模经验和对地表水与地下水系统的理解。 SWAT运行结构组织 SWAT 结构复杂，分为水文、气象、泥沙、土壤温度、作物生长、养分、农药/杀虫剂和农业管理8个组件构成； 分布式模拟时，流域需要划分为多个子流域和水文响应单元，同时需要多种地理数据，数据量随研究区域的增大而变得十分庞大。这些因素都决定了模型的运行必须按照特定的组织和步骤进行； SWAT模型采用模块化的结构方法，模拟的各环节都有对应的子功能模块，模型运行采用命令行代码结构来控制相关模块的调用，命令行的控制由一个包含命令和代码的特定格式配置文件完成。 水循环的陆地部分 气候：日降水量，最大最小气温，太阳辐射，风速和相对湿度 水文：冠层蓄水，下渗，重新分配，蒸散发，壤中流，地表径流（ＳＣＳ），池塘，支流河道，输移损失，地下径流 植被：用单一的植物生长模型模拟所有类型的植被盖度。 水循环的水面部分 主河道汇流：水，泥沙，营养物，有机化学物质 水库汇流：入流，出流，降雨，蒸发，渗流 研究区域 窟野河是黄河中游一条主要支流，是黄土高原侵蚀地区的典型河流，流经内蒙古、陕西2省区5县(旗、市地势呈西北高、东南低。从气候类型上看，窟野河流域位于黄河中游干旱半干旱地区，北部属干旱区，南部属半干旱区。 流域地处黄土高原和毛乌素沙漠过渡地带的东段，受大陆季风影响较大，冬季严寒雪少，春季干旱雨稀，夏季常有暴雨，秋季霜冻早。 流域下垫面条件复杂，上游是风沙草原区，中下游是黄土丘陵沟壑区；地表植被稀少，林草覆盖面积不足10%；流域内水系比较发达，冲刷沟发育充分，多呈树枝状分布，沟壑密度5～9 km/km2，谷深多在100m以上。 SWA T的水源划分与演算 SWAT模拟的径流成分包括坡面地表径流、壤中流、浅层地下径流和深层地下径流4部分。 到达地面的降水,由改进的SCS曲线数方法或GreenAmpt方法计算地表径流； 下渗的水分成为土壤水，土壤水在土层间进行再分配,壤中流计算采用动态蓄量模型； 渗漏到更深层的土壤水补给地下径流，浅层地下径流能够补给河流和深层地下径流，能够被蒸发和灌溉等消耗； 深层地下径流可以流到流域之外。 基础数据与模型输入 模型的输入数据包括：DEM、土壤类型与土地利用的空间分布数据、水文和气象测站系列数据等。 DEM使用的是中国科学院资源环境科学数据中心1∶25万DEM数据集；土地利用数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心1∶25万的数据集；流域的气象水文数据选取1980～1985年的数据。 在建模时需要将数据源的分类代码转化成SWAT能够识别的代码，土地利用类型代码与SWAT土地利用代码的对应。 基础数据与模型输入 地表径流计算 滞蓄量的改进计算 壤中流计算 渗入土壤的水量是当日净雨与地表径流量的差值，扣除 渗漏出土壤底层的水量之后即为当日滞留在土壤层内的 水分，这部分水分在不同的土壤层之间进行再分配。 地下径流计算 在SWAT中，补给地下水的土壤水量为最底层土壤下渗的水量与提前从土壤剖面渗漏出的水量之和，扣除补给深层地下水量即为浅层地下水量；浅层地下水也会因为毛管力的作用向上扩散或被根系较深的植被蒸腾作用消耗。 aqsh,i、aqsh,i-1分别为当天和前一天浅层地下含水; wrchrg,sh为浅层地下水补给量; Qgw为浅层地下水产流量,即排入河道的浅层地下水,亦即基流; wrevap为浅层地下水蒸发的水量; wpump,sh为抽取到地面的浅层地下水水量。 模拟结果与分析 　基于ArcView313平台,采用SWAT2005构建窟野河流域模型,用1980～1983年数据对模型进行率定,用1984～1985年数据进行验证。经过参数敏感性分析之后,重点选取了对不同径流成分产流有较大影响的CN2、SOL_A WC等8个参数进行自动率定。模型 自动率定后,根据模拟与实测水文过程线之间的比较又对部分参数进行手动率定。 从模拟与实测水文过程线比较来