WEP模型的开发与分布式流域水循环模拟.doc

第18卷第5期1998年10月水土保持通报Bullet in of So il and W ater Co nser vat ionVo l.18N o.5Oct.,1998　WEPP水蚀预报流域模型*刘宝元　史培军(北京师范大学资源与环境科学学院・北京・100875)摘　要　WEPP是“新一代水蚀预报技术”开发的计算机土壤侵蚀预报模型,可用于水土保持规划、环境规划及评价。

WEPP是以随机天气生成模型、入渗理论、水文学、土壤物理、作物科学、水力学和侵蚀力学为基础开发的,它在坡面的应用及流域版的基本功能使它比现有侵蚀预报模型有明显优越性,主要包括:(1)估算土壤侵蚀时空分布即全坡面或坡面任一点的净土壤流失量及其随时间的变化。

(2)WEPP模型是过程模型,可应用于更广泛的条件下。

主要介绍了W EPP模型流域版的基本概况和用美国6个不同地方15个小流域实测资料的检验结果。

中图分类号:S157.1关键词:　水蚀预报　WEPP模型　敏感性分析Water Erosion Prodiction Project(WEPP)Model for Watershed ScaleL iu B aoy uan　S hi P eij un(Beij ing N or mal U niver sity,Beij ing,100875,PR C)Abstract　T he Water Erosion Prodictio n Pro ject(WEPP)w atershed scale model w as devel-oped by the USDA for soil erosio n assessment and conservation planning.Serveral sensitivity analy ses and evaluation studies have been co nducted fo r the WEPP hillslope v er sion,but few efforts have been m ade to evaluate the accuracy o f W EPP w atershed model predictio ns by co mpar ing predicted results to m easur ed data.The pur pose o f this study w as to give a brief intro duction of W EPP w atershed model and to evaluate the WEPP w atershed mo del applica-bility and predictio n accur acy for sm all w atersheds under different climates,to pog raphies, so ils,and manag em ents.Data fr om15w atersheds of6locatio ns in the U nited States w ere co mpar ed to r unoff and sedim ent yield estimates using WEPP95.T he result sho ws that the WEPP predicted reasonable averag e annual and event runoff and sediment yield w ith default param eter estim ation procedures for mo st of the sites and individual w ater sheds.Mo del effi-ciencies fo r storm by storm runoff and sedim ent yield w er e quite reaso nable for g eneral condi-tio ns.T he distributio ns of measured and predicted events w ere sim ilar.T his study also point-ed out the potential areas for mo del im pr ovement,including better and mor e specific silage routines,in addition of a w eed component to the plant gr ow th and m anagement model,and better linkag e of the sediment from co ntoured hillslopes to the watershed channel system. Keywords:water erosion prediction;WEPP modelling;sensitivity analyses and evaluation土壤侵蚀预报模型作为了解土壤侵蚀过程与强度,掌握土地资源发展动态,指导人们合理利用土地资源,管理和维持人类长期生存环境的重要技术工具,受到各国的普遍重视。

第六章分布式水文循环模型近年来，水文模型研究的重点已从集总式流域水文统计模型转向分布式水文模型的研究，分布式水文机理过程模型的开发成为人们关注的焦点。

分布式水文模型的研制首先需要获得大量的流域空间分布数据，目前的水文模拟技术则趋向于将水文模型与地理信息系统（GIS）的集成，以便充分利用GIS在数据管理、空间分析及可视性方面的功能。

而数字高程模型（DEM）是构成GIS的基础数据，利用DEM可以提取流域的许多重要水文特征参数，如坡度、坡向、水沙运移方向、汇流网络、流域界线等。

因此，基于DEM 的流域分布式水文模型是水文模拟技术发展的必然趋势，也是本文水资源量可再生性的理论与评价研究的重要基础。

6.1 流域数字高程模型DEM及在水文中的应用数字高程模型DEM(Digital Elevation Model)是由美国麻省理工学院Chaires ler教授于1956年提出来的，其目的是用摄影测量或其他技术手段获得地形数据，在满足一定精度的条件下，用离散数字的形式在计算机中进行表示，并用数字计算的方式进行各种分析。

DEM作为地理信息系统的基础数据，已在测绘、地质、土木工程、水利、建筑等许多领域得到广泛应用。

本节将介绍DEM的基本知识及其在水文中的应用。

6.1.1 DEM的基本知识(1) 地形的数字描述20世纪中叶，随着计算机科学、现代数学和计算机图形学等的发展，各种数字的地形表达方式得到迅猛的发展。

1958年Miller和Laflamme提出了数字地形模型DTM(Digital Terrain Mold)的概念，并给出了以下的定义：数字地形模型是利用一个任意坐标场中大量选择的已知X、Y、Z的坐标点对连续地面的一个简单的统计表示。

实际上，数字地形模型DTM是通过地表点集的空间直角坐标(x,y,z)并视需要进一步伴随若干专题特征数据来表示地形表面的。

它的更通用的定义是描述地球表面形态多种信息空间分布的有序数值阵列，从数学的角度，可以用以下二维函数系列来概括地表示数字地形模型的丰富内容和多样形式：()),,3,2,1;,,3,2,1( ,n p m k v u f K p p k p === （6.1.1）式中：K p ——第p 号地面点（可以是单一的点，但一般是某点及其微小邻域所划定的一个地表面元）上的第人类地面特性信息的取值；u p ,v p ——第p 号地面点的二维坐标，可以是采用任一地图投影的平面坐标，或者是经纬度和矩阵的行列号等；m ——地面特性信息类型的数目（m ≥1）；n ——地面点的个数。

延边大学本科毕业论文二 〇〇 九 年 六 月本 科 毕 业 论 文 本科毕业设计 学校代码： 10184 学 号： **********题 目：基于S W A T 模型的珲春河流域分布式水文模拟 学生姓名：X X学 院：理学院专 业：地理信息系统班 级：2005级指导教师：X X X 副教授摘要本文选择珲春河流域为研究区域，利用SWAT模型与GIS结合的方式进行水文模拟。

在已有资料基础上，探讨了珲春流域气候波动和土地覆盖变化下的径流响应，利用建立的水文模型，对在假定未来环境变化情景下珲春河流域水文过程变化趋势进行了预测模拟。

模拟不是很精确，但是本文的研究法方在图们江水文研究上是一种积极探索。

关键词:SWAT、珲春河、水文效应单元（HRU）、土地利用/覆盖、水文模型。

AbstractSelecting Hunchun River region as study area, this thesis simulates the hydrological process and forecasts the water resource response under the changing environment using SWAT added into ArcGIS. On base of the data I have, the thesis discusses the runoff effect under the climate and land use changing, and simulates hydrological process based on hypothesis scenarios using calibrated model. Our simulation is not perfect but it is a good explore for the hydrological of Tumen river basin.Key Words: Soil and Water Assessment Tool (SWAT); Hunchun River; HRU; land use/cover; hydrological model目录引言 (2)第一章SW AT模型 (1)1.1 SW AT分布式水文模型研究目的 (1)1.2 SW AT模型原理和结构 (1)1.3 SW AT模型运算流程 (2)1.4模型结构和参数 (2)第二章研究区域 (4)2.1 研究区行政范围及研究意义 (4)第三章 SWAT的珲春河水文模拟 (5)3.1 水文模拟的数据和软件环境： (5)3.2 水文响应单元（hydrologic response units,HRU） (6)3.3 土地利用/覆盖数据库 (6)3.4模型参数 (7)3.5 土壤类型数据库 (8)3.6 珲春河流域坡度提取 (8)3.7 气象气候数据 (9)结论和讨论 (11)参考文献 (1)谢辞 (1)引言目前全世界范围内，针对水文方面的研究方法正在向定量化方向发展，而地理信息系统、遥感等空间测量技术的迅速发展，带动了水文研究向更加科学化的方向发展。

基于WEAP模型的塔里木河干流水资源调配方案研究魏光辉;姜振盈【摘要】开展流域需水量模拟计算,对水资源配置及科学调度具有重要意义.以新疆塔里木河干流为例,基于WEAP模型对不同干旱等级下的需水量进行方案模拟.结果表明:方案1可使干旱年缺水率减少10.8％,重度干旱年缺水率减少9.4％,极端干旱年缺水率减少8.3％;方案2可使干旱年缺水率减少12.9％,重度干旱年缺水率减少19.8％,极端干旱年缺水率减少25.4％;方案3可使干旱年缺水率减少15.9％,重度干旱年缺水率减少23.1％,极端干旱年缺水率减少28.7％.研究结果为塔里木河干流水资源的可持续利用提供了科学依据.【期刊名称】《人民珠江》【年(卷),期】2019(040)006【总页数】5页(P77-81)【关键词】WEAP模型;需水量计算;干旱等级;塔里木河干流【作者】魏光辉;姜振盈【作者单位】新疆塔里木河流域管理局,新疆库尔勒 841000;新疆塔里木河流域管理局,新疆库尔勒 841000【正文语种】中文【中图分类】TV213.9需水量的模拟与预测是掌握区域需水规律及特征的重要手段，在水资源规划、水资源系统模拟、供水风险分析等方面广泛应用[1]。

许多发达国家从20世纪60年代就开始重视对国民经济各部门需水量的预测，中国从20世纪80年代末开始对需水量预测进行了深入研究。

目前常用的预测方法主要有趋势分析法、时间序列法、定额法以及回归分析法等[2]。

为了减少不确定性，一些非线性理论，如灰色系统理论、混沌理论、人工神经网络、小波理论等[3]被引入到需水量模拟中。

在众多的水资源系统优化配置方法中，WEAP(Water Evaluation and Planning System)模型兼顾考虑了水质和生态效益等环境热点问题，模型界面友好，计算过程明晰，近年来得以广泛应用[4-6]。

鉴于此，本文以WEAP理论为基础，以新疆塔里木河干流为研究对象，对不同干旱等级下的研究区需水量满足状况进行模拟，以期实现流域水资源的优化调配。

WEP模型的开发与分布式流域水循环模拟摘要:本文介绍了WEP模型的开发和验证情况,论述了分布式流域水循环模拟的意义和作用。

在分析分布式流域水循环模拟的研究状况及面临问题的基础上,考虑到我国流域尺度大、人类活动影响深、环境复杂多变的实际情况,作者认为,基于物理概念和变时空步长的、模拟对象包括水循环的各要素过程而不仅是产汇流过程的分布式流域水循环模型将是未来的发展方向。

作者主张,应加快开发适应我国自然地理特征与气候特点的各类基于GIS的耦合式应用系统,为流域水资源管理、洪水预报调度、水环境评价、水土流失监督治理及水生态环境分析等提供强力支持关键词:流域水循环水文分布式模型 WEP一、分布式流域水循环模拟的意义与作用地球环境变化和人类活动的影响改变了水的自然循环规律, 加剧了我国水资源的供需矛盾,许多地区出现了水环境与水生态恶化的严重局势。

地表水、地下水及人工侧支循环水等各类水资源转化频繁,狭义的水资源概念与传统的水资源评价方法已显不适。

20世纪80年代中期以来,随着计算机技术、地理信息系统和遥感技术的发展,从水循环过程的物理机制入手并考虑水文变量的空间变异性问题,即分布式流域水文(水循环)模型或称“白箱”模型的研究在国内外受到广泛重视,涌现出许多分布式或半分布式模型,如SHE模型、IHDM模型及TOPMODEL模型等(参见文献1)。

另外,全球大循环(GCM)研究对陆地地表过程模拟提出了越来越高的要求,土壤-植物-大气连续体(SPAC)研究受到重视,出现了各类SVATS(土壤-植物-大气通量交换方案)模型,从另一方面加强了水循环的研究。

本文使用“流域水循环模拟”而不是“流域水文模拟”,意在强调需要将流域水循环系统的所有要素过程起来研究而不仅仅是产汇流模拟。

分布式流域水循环模拟能够回答水在时空间上如何移动和转化、什么样的工程与管理措施才能减少无效耗水以及人与生态如何分水等问题,而且其模型参数具有物理意义、可根据测量和下垫面条件进行推算。