SWAT模型的原理、结构及应用研究

SWAT模型的原理、结构及应用研究第22卷第1期2003年i月地理科学进展PROGRESSINGEOGRAPHYVo1．22．No．1Jan．。2003文章编号：1007—6301(2003)01—0079—09SWAT模型的原理、结构及应用研究王中根，刘昌明，黄友波(I．中国科学院地理科学与资源研究所，北京100101；2．武汉大学水利水电学院，武汉430072)摘要：SWAT(SoilandWaterAssessmentToo1)是一个具有很强物理机制的长时段的流域分布式水文模型。它能够利用GIS和RS提供的空间数据信息，模拟复杂大流域中多种不同的水文物理过程。包括水、沙、化学物质和杀虫剂的输移与转化过程。本文着重探讨SWAT模型的水文学原理和模型的基本结构与独特的分布式运行控制方式。并将其成功应用于西北寒区(黑河莺落峡以上流域)的分布式日径流过程的模拟。关键词：SWAT；分布式水文模型；黑河流域；应用研究中图分类号：P343．3SWAT(SoilandWaterAssessmentToo1)是在SWRRB模型L1](Williamseta1．，1985；Arnoldeta1．，1990)基础上发展起来的一个长时段的流域分布式水文模型。它具有很强的物理基础，适用于具有不同的土壤类型、不同的土地利用方式和管理条件下的复杂大流域，并能在资料缺乏的地区建模，在加拿大和北美寒区具有广泛的应用[2]。从模型结构看，SWAT属于第二类分布式水文模型[3]，即在每一个网格单元(或子流域)上应用传统的概念性模型来推求净雨，再进行汇流演算，最后求得出口断面流量。它明显不同于SHE模型等第一类分布式水文模型，即应用数值分析来建立相邻网格单元之间的时空关系。从建模技术看，SWAT采用先进的模块化设计思路，水循环的每一个环节对应一个子模块，十分方便模型的扩展和应用。在运行方式上，SWAT采用独特的命令代码控制方式，用来控制水流在子流域间和河网中的演进过程，这种控制方式使得添加水库的调蓄作用变得异常简单。SWAT的功能十分强大，还能够用来模拟和分析水土流失、非点源污染、农业管理等问题。由于篇幅原因，本文仅探讨SWAT的水文学原理和模型的结构与运行方式，应用研究的重点放在径流模拟上。因为径流模拟是水文模拟研究中最基本、最重要的一个环节，也是研究其它水文问题的基础。1SWAT模型原理介绍SW