SWAT模型详解：两阶段水文过程模拟教程

"本资源是一份关于两阶段水文过程模拟的SWAT模型教程，由中国水科院水资源所的陆垂裕于2012年2月22日讲解。内容涵盖水文/水循环模型的历史发展、SWAT模型介绍、水循环模拟方法、物质循环模拟、模型的输入输出、软件界面、参数敏感性分析、自动率定以及基于SWAT的改进模型MODCYCLE的应用示例。" SWAT模型，全称是Soil and Water Assessment Tool，是一款广泛应用于全球的水文和环境系统模拟工具。它主要用于模拟流域尺度上的水文过程，包括降雨-径流过程、土壤水分动态、地下水运动、侵蚀和沉积、营养物质及农药迁移转化等多个方面。模型采用两阶段的水文过程模拟，即陆面过程和主河道过程。 第一阶段，陆面过程，SWAT模型细致地考虑了流域内的微气候、土壤类型、地形特征、植被覆盖等因素，以模拟每个子流域内部的水、泥沙、营养物和微生物的循环转化。这一阶段涉及的关键过程包括： 1. 降雨事件的分配：模型将降雨事件分解为多个小的降雨时段，考虑了雨滴击打损失、截留、渗透和表面径流的形成。 2. 土壤水分动态：通过入渗、蒸发、毛管上升、作物吸收等过程来计算土壤水分的变化。 3. 地下水流：模拟地下水的补给、流动和排泄，以及与土壤水分的相互作用。 4. 蒸发与蒸散发：包括土壤蒸发、植物蒸腾和水面蒸发。 5. 植被生长与覆盖变化：影响水分和养分的吸收与释放。 6. 营养物质和污染物的转化：如氮、磷的生物地球化学循环，以及农药等污染物的移动。 第二阶段，主河道过程，SWAT模型将各个子流域的出流汇集至主河道，模拟河流系统的流态、流量变化和水质状况，同时考虑河网的输水和混合效应。 此外，SWAT模型的输入输出数据丰富，包括气象数据（降雨、温度等）、土地利用数据、土壤数据、地形数据、作物信息等。模型还提供了用户友好的软件界面，便于用户输入数据、设定参数和查看模拟结果。参数敏感性分析和自动率定功能有助于优化模型性能，使其更准确地反映实际水文过程。 在实际应用中，SWAT模型常用于水资源管理、洪水预警、水质保护、农业灌溉规划等多个领域。例如，MODCYCLE是对SWAT模型的改进，可能进一步细化了某些特定水文过程或加入了新的环境因素，以适应更复杂的研究需求。 通过深入理解和熟练运用SWAT模型，水文学家和环境科学家能够对流域的水文响应和环境变化进行预测，从而为决策者提供科学依据，支持可持续的水资源管理和环境保护策略。