流域非点源模型SWAT,1,SWAT发展历程,加入估计径流洪峰流速的SCS径流曲线以及产沙MUSLE,与河道演算模型相融合,田间尺度非点源污染模型,考虑了气候、土壤和管理措施等因素的相互作用,和EPIC模型的作物生长模块相结合，以d为时间步长,SWAT94.2、SWAT96.2、SWAT98.l、SWAT99.2、SWAT2000,SWAT2003,2,课件优选,SWAT（Soil and Water Assessment Tool ）是DR Jeff为美国农业部农业服务中心开发的流域尺度模型,SWAT简介,3,课件优选,SWAT简介,SWAT,4,课件优选,模型结构,SWAT可以对流域内一系列复杂的物理过程进行模拟，例如水循环和营养物迁移转化等流域内泥沙、营养物的产生与迁移等都是建立在流域内水循环的基础之上5,课件优选,水文模块,流域水循环可以分为两个部分，一是陆面水循环，陆面水文过程控制着每个子流域向河道输入的水量、泥沙量和营养物量第二部分是河道的水文过程，它决定着流域内主河道向流域出口输送的水量、泥沙量和营养物量6,课件优选,一、陆面水循环,7,课件优选,SWAT中陆面水循环可用下式来表示,表示土壤水最终含量mmH2O，,土壤水初始含量mmH2O,表示第i天的降水量mmH2O，,表示第i天地表径流量mmH2O,第i天蒸发量mmH2O,第i天的下渗量mmH2O,第i天壤中流量mmH2O,第i天的基流量mmH2O,8,课件优选,二、河道水文过程,在SWAT中，曼宁方程用来计算流量和流速，马斯京根方程用来模拟水流在河道中的应用,曼宁方程,q为流道流量，m3/s。
A为过水断面面积，m2R为水力半径，mSlp为底面坡度n为河道曼宁系数 v为流速，m/s,9,课件优选,马斯京根方程,马斯京根法将河道看成柱体和楔体的组合,V为河道水量m3,qin为上游流量m3/s,qout为下游流量m3/s，K为河道贮水时间s, X为衡量河段出流与入流相互关系的权重因子，Lch为河道长度Km，v为流速m/s.,10,课件优选,土壤侵蚀与泥沙输运模块,在SWAT中，对由降雨及地表径流产生的流沙量的计算采用MUSLE（Modified version of universal soil loss equation），即改进通用土壤流失方程改进了流沙产量预测的准确度，并且可以预测单次降雨事件中的产沙量,sed为泥沙日产量,ton；Q为表面径流量，mm/ha；qpeq为地表径流峰值流速，m3/s；areahru为水文响应单元面积（ha）；K为土壤侵蚀系数；C为作物经营管理系数；P为水土保持系数；LS为地形系数；GFRG为粗糙系数11,课件优选,营养物质输运模块,12,课件优选,植物生长与经营模块,SWAT采用的植物生长模块是EPIC模型中植物生长模块的简化版EPIC模型中，采用Monteith法衡量植物生长情况，并引入收获指数来计算温度、水、营养物对植物生长的影响。
SWAT，的植物生长模块不考虑EPIC中的植物根系生长、微量营养物循环、毒理反应及植物共生等作用植物生长模块,13,课件优选,经营模块,农林地的管理,水资源管理,14,课件优选,通过修正的土壤流失方 程（MUSLE） 来计算泥沙负荷量，,可向模型输入降雨量、 气温、太阳辐射、相对 温度和风速等气象因素 变量模拟计算各个HRU上 上地表径流、下渗、蒸 散发等过程还考虑到 冻土上地表径流的计算,SWAT模型可以模拟流域内多种水文循环物理过程由于流域下垫面和气候的空间差异性，为了便于模拟，SWAI，模型按照不同的土地利用方式和土壤类型将流域细分为若干个子流域 模型在该模块包括有水文、气象、泥沙、土壤温度、植物生长、营养物、农业/杀虫剂和农业管理等8个组件15,课件优选,采用其所整合的EPIC 模型进行模拟计算， 对N、P两种元素进行 独立模拟利用温度作为控制条 件，将研究区域作物 分为一年生和多年生 植物，对根系区水和 营养物的移动蒸腾量 和作物产量进行计算,以土壤密度，土层厚度 和土壤含水量等参数作 为输入数据以地表温 度、日平均温度、土壤 温度衰减深度来共同表 征土壤温度16,课件优选,可模拟多年生长作物 的轮作以及每年三季 作物的种植情况，模 拟多种农业管理措施 的影响要求输入灌溉 、施肥和农药/杀虫剂 的数据。
可模拟地表径流、渗 漏、土壤挥发、泥沙 携带等过程农药/杀虫 的迁移损耗情况17,课件优选,模型基础数据库,18,课件优选,19,课件优选,模型主要输入数据,20,课件优选,SWAT模型在我国应用存在的问题,1、模型所需数据不完备，精确度不够，获取难度较大 2、模型所采用的概念性或经验性公式在我国可能出现效果不好或模拟精度不高等问题 3、模型参数收集包括驱动所需的站点气象参数、土壤属性数据以及土地利用实时变化等观测不全或难以获取，也大大地限制了模型的使用 4、模型输入参数如气象数据、土地覆盖变化及HRU子流域划分对模型的水文模拟精度存在较大的影响21,课件优选,(1)模型参数简化和不确定性研究 水文模型参数的数量可以增加对水文物理过程的解释，但并不是参数越多模型就模拟得越精确，而且参数获取也是水文模拟中最大的问题之一因此，模型参数的率定、校准和验证将是S环尽口，模型的重要研究内容之一 (2)SWAT模型下非点源污染的研究 当前我国农业管理的集约化水平较低，由农业引起的非点源污染情况非常严重因此近些年来非点源污染研究已经成为我国环境界的重要研究热点通过集成SWAT模型空间数据，使其输入效率、模拟输出显示和模型运行效率的集成大大提高，为非点源污染研究、环境变化条件下水文响应研究和水资源管理等工作提供了强大的平台。
SWAT在中国的发展前景,22,课件优选,。