SWAT模型气象数据库构建与验证:过程与黄河源区应用

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本文主要探讨了SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型气象数据库的建立过程及其验证方法。SWAT是一款广泛用于水资源管理和农业土地利用模型的软件,其运行效率和准确性在很大程度上依赖于高质量的气象输入数据。郝阳玲作为研究者,通过对大量相关文献的深入研究,系统地总结了SWAT模型所需的关键气象数据,包括日降水量、日最高和最低气温、太阳辐射、风速以及相对湿度等。 气象数据库是SWAT模型的基础,数据收集阶段通常涉及获取流域多年的逐日气象记录,如降水、温度、风速等。这些数据是模型运行的必要条件,用来模拟降雨事件、气温变化对水文循环的影响。对于不具备现成气象数据的地区,研究者可能需要通过经验公式或线性插值等手段来估算缺失的数据,例如露点温度和太阳辐射。 在本文中,郝阳玲采用了特定的策略处理这些数据,例如使用流域的多年逐日气象资料来计算每日降水和温度,同时借助线性插值和经验公式来准确估计露点温度和太阳辐射。这样做的目的是确保模型输入数据的准确性和一致性,从而提高模型预测的可靠性。 为了验证建立的气象数据库是否适用于SWAT模型,研究者选择了黄河源区作为案例区域进行模型应用。结果显示,即使在气象数据不足的情况下,通过精心构建的数据库,SWAT模型也能提供相当良好的模拟效果。这表明,在实际应用中,SWAT模型具有一定的适应性和鲁棒性,可以在一定程度上弥补气象数据的局限性。 最后,文章强调了敏感性分析在模型验证中的重要性,即通过改变气象参数,评估其对模型结果的影响力,以便更好地理解模型的不确定性,并为实际决策提供科学依据。本研究不仅介绍了SWAT模型气象数据库的建立方法,还提供了模型在实际问题中的有效应用实例,为其他类似地区的水资源管理和农业土地利用规划提供了有价值的经验和参考。
2011-03-09 上传
SWAT模型中气象数据的计算翻译By:94527257 The Program pcpSTAT User’s Manual Stefan Liersch, Berlin, August 12, 2003 stliersch@freenet.de 下载地址:http://www.brc.tamus.edu/swat/pcpSTAT.zip 引言 pcpSTAT.exe 程序用来计算SWAT 模型气象发生器所需要的每日降水数据的统计 参数(userwgn.dbf)。表1 中列出的一些参数能毫不费力地利用MICROSOFT EXCEL 等 工具计算出来,而PR_W1 和 PR_W2 比较难计算。 表 1:SWAT 所用的降水统计参数 PCPMM(mon) = average or mean total monthly precipitation PCPSTD(mon) = standard deviation for daily precipitation in month PCPSKW(mon) = skew coefficient for daily precipitation in month PR_W1(mon) = probability of a wet day following a dry day PR_W2(mon) = probability of a wet day following a wet day PCPD(mon) = average number of days of precipitation in month 输入文件 存储着每日降水数据的输入文件必须是只有一列数字的 ASCII 码文本文件(图1)。 观测期必须是开始于1 月1 日,结束于12 月31 日。换句话说,第一个数据值是1 月1 日的,最后一个是12 月31 日的。虽然对利用的总年数没有限制,但每一次的计算都 必须是基于一整年。 若是有缺失的数据,需要用空值(必须是数字)来填充这些缺失的数据值。程序 会询问这些值,并用整个系列的平均值取代空值。 图1: Example of a Precipitation Input File 翻译By:94527257 创建输入文件 降水数据文件通常是文本文件,一列是日期,一列为降水值。用EXCEL 打开数据 文件,若有必要可以缩减日期,以使其从1 月1 日开始,12 月31 日结束。随后,删除 日期列,只剩降水数据列,并保存为文本文件(filename.txt)。 若是使用其它软件创建输入文件或是之后使用文本编辑器操作文件,确保最后存 在一个空行。若是没有空行或是超过一个空行,程序将会中断并弹出消息“End of file during read”,且将会产生错误的输出数据 运行 pcpSTAT.exe 程序 将程序和输入文件放在同一个目录,双击 pcpSTAT.exe 或是从DOS 窗口中启动程 序(图2)。键入输入、输出文件的名字(包括其扩展名),至于输出文件,可以任意命 名。下一步,需要输入起始年份,用来判断一个年份是否是闰年。只要键入第一年(4 位数字)回车。此后,需要输入无数据值,若降水数据有缺测,需要输入一个并不存 在的数字,例如“999”。 图2: Program pcpSTAT.exe 在计算结束后,输出文件(图3)会自动保存在程序目录中。此外,还会生成2 个文件:totalpcp.sta 和mean_pcp.sta。totalpcp.sta(图4)包含了每年每个月的总降水, mean_pcp.sta 则包含每年每个月的平均每日降水。 翻译By:94527257 图3: Example of an Output File 翻译By:94527257 图4: Example of the File totalpcp.sta