SWAT模型在西北寒区的应用:水文学原理与分布式模拟

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"SWAT模型的原理、结构及应用研究" SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型是一种广泛应用的流域分布式水文模型,其主要特点在于结合了强大的物理机制,适用于长时间段内的水文模拟。该模型能够处理复杂的水文过程,包括水流、泥沙、化学物质以及农药在流域中的传输和转化。SWAT模型利用地理信息系统(GIS)和遥感(RS)提供的空间数据,可以对大规模流域进行精细化模拟。 SWAT模型的水文学原理主要基于对流域内水分平衡的理解,通过计算降雨、蒸发、渗透、径流等关键水文过程,来预测流域出流。模型的核心是将流域划分为多个网格单元或子流域,每个单元内部运用传统概念性模型来估算净雨量,然后进行汇流计算,最终得到流域出口的流量。 在模型结构上,SWAT属于第二类分布式模型。与第一类模型如SHE模型不同,SWAT不在相邻网格单元间建立复杂的时空关系,而是对每个网格单元独立应用概念模型,然后汇总结果。这种模块化设计使得SWAT具有较好的灵活性和可扩展性,能适应不同土壤类型、土地利用方式和管理条件的流域。 SWAT模型的独特之处还在于其分布式运行控制方式,允许在数据不充分的情况下依然进行建模,这使得它在资料匮乏的地区也能发挥作用。例如,在西北寒区的黑河莺落峡以上流域,SWAT已被成功用于分布式日径流过程的模拟,显示了其在复杂环境条件下的适用性。 在应用研究方面,SWAT模型已在加拿大和北美寒区得到了广泛的实践,证明了其在处理气候、地形多样性的大型流域问题上的有效性。由于其强大的功能和相对较低的数据需求,SWAT模型成为了水文学、水资源管理和环境影响评估等领域的重要工具。 关键词:SWAT;分布式水文模型;黑河流域;应用研究 通过以上内容,我们可以看出SWAT模型的理论基础、结构特点和实际应用,其在水文模拟领域的价值和广泛适用性得到了充分展示。
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