第三讲 SWAT水文循环原理

格式：ppt
大小：2.32 MB
文档页数：52

下载文档原格式

第三讲 SWAT水文循环原理

2 SWly ,excess 1000 d Lhill
式中：SWly,excess 为土壤饱和区内可流出的水量，mm；Lhill 为山坡坡长，m；Φd 为土壤层总空隙度 Φsoil 与土壤层水分含量达到田间持水量的空隙度 Φfc 之差。
d＝ soil fc
山坡出口断面的净水量为：
1.2 SWAT 蒸散发过程
1）潜在蒸散发
② Priestley-Taylor 公式（1972），需要输入的资料为辐射和气温。
R ET0 1.28 n L
净辐射量，MJ/m2；L 为汽化潜热，MJ/kg。

式中：ET0 为蒸散能力，mm；Δ 为饱和水汽压斜率，kPa/℃；γ 为湿度计常数；Rn 为
FF Q Q S S P II a P
a
（8.2）
式中：P 为一次性降雨总量，mm；Q 为地表径流量，mm；Ia 为初损，mm，即产生地表径流之前的降雨损失；F 为后损，mm，即产生地表径流之后的降雨损失；S 为流域当时的可能最大滞留量 mm，是后损 F 的上限。其中：
I a aS
2 t j 88.2 XT sin 2 LAT sinSD cos 2 LAT cosSDsin XT RAmax 301.0 0.0335sin 365 360 360
E soil , z E s''
z z exp(2.347 0.00713 z )
式中：Esoil,z 为 z 深度处蒸发需要的水量，mm；z 为地表以下土壤的深度，mm；Es’’为最大可能土壤水蒸发量。
土壤水分蒸发所需要的水量是由土壤上层蒸发需水量与土壤下层蒸发需水量决定的：

SWAT模型原理

SWAT模型原理SWAT模型（Soil and Water Assessment Tool，土壤和水资源评估工具）是用于评估流域水循环、水质和土壤侵蚀的数学模型。

它是由美国农业部（USDA）开发的，用于支持农业决策和流域管理。

1.数据输入：SWAT模型的输入数据包括气象数据、土地利用数据、土壤数据和管理实践数据。

气象数据主要包括降水、温度、风速和日照等信息。

土地利用数据描述了流域中不同土地利用类型的分布情况，如农田、森林、草地等。

土壤数据描述了土壤的物理和化学特性，如土壤类型、质地、土壤有机质含量等。

管理实践数据描述了农田管理措施，如施肥、灌溉和农药使用等。

2.水文模拟：SWAT模型使用降水和蒸散发数据来计算流域的水量平衡。

降水通过自然和人为的蓄水和径流过程，形成地表径流和地下径流。

蒸散发是指水分从土地表面蒸发和植物透传到大气中的过程。

模型根据土壤含水量和植被类型，计算蒸散发的损失。

这些水文过程模拟有助于了解流域水资源的分布和利用情况。

3.土壤侵蚀模拟：SWAT模型还模拟土壤水分和沉积物的侵蚀过程。

地表径流会携带土壤颗粒和污染物，导致土壤侵蚀和水质恶化。

模型根据地表流量和土壤侵蚀的相关因素，如坡度、覆盖度和土壤侵蚀性指数等，计算土壤侵蚀的速率。

这对于评估土地利用变化和管理实践对土壤质量和水质的影响非常重要。

4.模型校准和验证：SWAT模型的输出结果需要与实际观测数据进行校准和验证。

校准是调整模型参数，使模型的输出尽可能接近实际观测结果。

验证是使用另一组独立数据来验证模型的准确性和适用性。

这个过程对于提高模型的可靠性和预测能力非常重要。

5.方案评估和决策支持：SWAT模型可以用于评估不同的土地利用和管理方案，并提供决策支持。

通过模拟不同管理实践的效果，可以评估其对水资源、土壤侵蚀和水质的影响。

这有助于制定合理的流域管理策略，促进可持续农业和水资源管理。

总之，SWAT模型基于水文和土壤侵蚀的基本原理，结合实际观测数据和参数，用于模拟流域的水文过程和土壤侵蚀过程。

(完整版)SWAT水文模型

SWAT水文模型介绍1概述SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型是美国农业部（USDA)农业研究局（ARS）开发的基于流域尺度的一个长时段的分布式流域水文模型。

它主要基于SWRRB模型，并吸取了CREAMS、GLEAMS、EPIC和ROTO的主要特征.SWAT具有很强的物理基础,能够利用GIS和RS提供的空间数据信息模拟地表水和地下水的水量和水质，用来协助水资源管理，即预测和评估流域内水、泥沙和农业化学品管理所产生的影响。

该模型主要用于长期预测，对单一洪水事件的演算能力不强,模型主要由8个部分组成:水文、气象、泥沙、土壤温度、作物生长、营养物、农业管理和杀虫剂。

SWAT模型拥有参数自动率定模块，其采用的是Q.Y.Duan等在1992年提出的SCE-UA算法。

模型采用模块化编程，由各水文计算模块实现各水文过程模拟功能，其源代码公开,方便用户对模型的改进和维护。

2模型原理SWAT模型在进行模拟时，首先根据DEM把流域划分为一定数目的子流域,子流域划分的大小可以根据定义形成河流所需要的最小集水区面积来调整，还可以通过增减子流域出口数量进行进一步调整。

然后在每一个子流域内再划分为水文响应单元HRU。

HRU是同一个子流域内有着相同土地利用类型和土壤类型的区域。

每一个水文响应单元内的水平衡是基于降水、地表径流、蒸散发、壤中流、渗透、地下水回流和河道运移损失来计算的。

地表径流估算一般采用SCS径流曲线法。

渗透模块采用存储演算方法，并结合裂隙流模型来预测通过每一个土壤层的流量,一旦水渗透到根区底层以下则成为地下水或产生回流。

在土壤剖面中壤中流的计算与渗透同时进行.每一层土壤中的壤中流采用动力蓄水水库来模拟。

河道中流量演算采用变动存储系数法或马斯金根演算法。

模型中提供了三种估算潜在蒸散发量的计算方法—Hargreaves、Priestley-Taylor和Penman-Monteith。

swat modflow原理

swat modflow原理SWAT模型是一个流域尺度的水文模型，用于模拟和预测水文过程和水资源管理。

SWAT模型是一种基于物理原理的模型，使用Modflow软件进行建模和模拟。

本文将介绍SWAT模型和Modflow软件的原理和应用。

SWAT模型是Soil and Water Assessment Tool（土壤和水资源评估工具）的缩写，它是美国农业部研究所开发的一种流域尺度的水文模型。

SWAT模型以水文循环为基础，考虑了地表和地下水之间的相互作用，能够模拟流域内的降雨、蒸发、蓄水、径流、沉积等水文过程。

SWAT模型还可以模拟土壤侵蚀和养分迁移等环境过程，用于评估土地管理措施对水资源和环境的影响。

Modflow是一种广泛应用于地下水模拟的软件，它基于有限差分方法，将地下水流动过程建模为二维或三维的流动方程。

Modflow软件可以模拟地下水的流动、压力分布、水位变化等。

在SWAT模型中，Modflow软件被用于模拟流域内的地下水过程，包括地下水补给、地下水流动、地下水位变化等。

SWAT模型和Modflow软件的结合可以更全面地模拟流域水文过程。

首先，SWAT模型可以提供流域内的降雨和蒸发数据，作为Modflow模型的输入。

其次，SWAT模型可以计算出流域内的地表径流量，作为Modflow模型的边界条件。

最后，Modflow模型可以模拟地下水的流动过程，提供流域内的地下水位和地下水补给量，作为SWAT模型的输入。

在实际应用中，SWAT模型和Modflow软件的结合可以用于流域水资源管理和水利规划。

通过模拟和预测流域内的水文过程，可以评估不同的水资源利用方案和土地管理措施对水资源和环境的影响。

同时，SWAT模型和Modflow软件还可以用于预测未来的水资源供需状况，为决策者提供科学的决策依据。

SWAT模型和Modflow软件的原理和应用是基于物理原理的流域尺度水文模拟工具。

它们的结合可以更全面地模拟和预测流域内的水文过程和水资源管理。

SWAT模型

SWAT模型SWAT模型是一种常用的水文模型，广泛应用于流域水文模拟和水资源管理等领域。

SWAT模型的全称是Soil and Water Assessment Tool，该模型结合了土壤、水文和气象等多方面因素，能够对流域内水文循环过程进行较为精确的模拟和预测。

在这篇文章中，我们将探讨SWAT模型的基本原理、应用范围以及未来发展方向。

SWAT模型的基本原理SWAT模型是一种基于过程的模型，其基本原理是通过对流域内水文循环过程的各种因素进行细致的建模和模拟，从而实现对流域水文过程的定量分析和预测。

SWAT模型主要考虑的因素包括降水、蒸发蒸腾、径流、土壤蓄水、植被覆盖等，模型通过对这些因素之间的相互作用进行建模，可以对流域内的水文过程进行较为准确的描述。

SWAT模型采用分布式建模方法，将流域划分为多个子集水区，然后对每个子集水区内的水文过程进行独立的模拟，最后通过整合各个子集水区的模拟结果得到对整个流域的水文过程的模拟结果。

这种分布式建模方法能够更好地考虑流域内地形、土壤和植被等空间异质性因素对水文过程的影响，提高模拟结果的准确性。

SWAT模型的应用范围SWAT模型主要应用于流域水文过程的模拟和预测，在水资源管理、土地利用规划、洪水风险评估等方面发挥着重要作用。

具体来说，SWAT模型可以用于以下几个方面：1.水资源管理：SWAT模型能够对流域内降水、径流等水文过程进行模拟，帮助决策者了解流域内水资源的分布和利用情况，指导水资源管理的决策。

2.土地利用规划：SWAT模型可以模拟不同土地利用类型对水文过程的影响，帮助规划者制定合理的土地利用规划，保护流域水资源。

3.洪水风险评估：通过模拟洪水过程，SWAT模型可以评估流域内不同地区的洪水风险，为防洪减灾提供科学依据。

4.水质预测：SWAT模型还可以模拟流域内污染物的输运过程，帮助监测人员预测流域内水质状况，保护水质。

SWAT模型的未来发展方向随着科学技术的不断发展和水资源管理需求的提高，SWAT模型也在不断完善和发展。

SWAT模型原理

SWAT安装指南AVSWAT的安装：1）安装环境：ArcView 3.1 or 3.2 (software)Spatial Analyst 1.1 or later (单独安装的模块)Dialog Developer 3.1 or later (自带的模块)2）安装要点：先安装ArcView和Spatial Analyst模块，中文用户需要把区域与语言选项中把语言修改为英语（美国）。

然后解压AVSWAT安装文件，启动ArcView，在File 菜单上单击Open Project，打开安装文件所在的目录，选择setup.apr，并单击OK。

AVSWAT的启动不规范引起的错误，正确启动方法如下：在下图所示的弹出框中选择Cancel，不要选择OK哦；然后在File菜单下的Extensions选择SWAT模块加载即可。

ArcSWAT 1.0.7的安装：1）安装环境：Microsoft .Net Framework 1.1ArcGIS-ArcView 9.1 with service pack 2 (Build 766)ArcGIS Spatial Analyst 9.1 extensionArcGIS Developer Kit (usually found in C:\ProgramFiles\ArcGIS\DeveloperKit\)ArcGIS DotNet support (usually found in C:\Program Files\ArcGIS\DotNet\) 2）安装顺序及要点：①首先安装Microsoft .Net Framework 1.1；注意：很重要，否则第2步中将不会出现".NET Support"；②安装ArcGIS9.1，选择自定义安装并勾选".NET Support"和"SpatialAnalyst"模块，或者选择完全安装；③安装ArcGIS Developer Kit；④安装ArcGIS9.1 SP2 (build 766)；从英文官网可以下载到，/index.cfm?fa=downloads.patchesServicePacks.viewPatch&PID=43&MetaID=1162⑤安装ArcSWAT ，不再出现错误，成功。

SWAT水文模型

SWAT水文模型介绍1概述SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型就是美国农业部(USDA)农业研究局(ARS)开发的基于流域尺度的一个长时段的分布式流域水文模型。

它主要基于SWRRB模型,并吸取了CREAMS、GLEAMS、EPIC与ROTO的主要特征。

SWAT具有很强的物理基础,能够利用GIS与RS提供的空间数据信息模拟地表水与地下水的水量与水质,用来协助水资源管理,即预测与评估流域内水、泥沙与农业化学品管理所产生的影响。

该模型主要用于长期预测,对单一洪水事件的演算能力不强,模型主要由8个部分组成:水文、气象、泥沙、土壤温度、作物生长、营养物、农业管理与杀虫剂。

SWAT模型拥有参数自动率定模块,其采用的就是Q、Y、Duan 等在1992年提出的SCE-UA算法。

模型采用模块化编程,由各水文计算模块实现各水文过程模拟功能,其源代码公开,方便用户对模型的改进与维护。

2模型原理SWAT模型在进行模拟时,首先根据DEM把流域划分为一定数目的子流域,子流域划分的大小可以根据定义形成河流所需要的最小集水区面积来调整,还可以通过增减子流域出口数量进行进一步调整。

然后在每一个子流域内再划分为水文响应单元HRU。

HRU就是同一个子流域内有着相同土地利用类型与土壤类型的区域。

每一个水文响应单元内的水平衡就是基于降水、地表径流、蒸散发、壤中流、渗透、地下水回流与河道运移损失来计算的。

地表径流估算一般采用SCS径流曲线法。

渗透模块采用存储演算方法,并结合裂隙流模型来预测通过每一个土壤层的流量,一旦水渗透到根区底层以下则成为地下水或产生回流。

在土壤剖面中壤中流的计算与渗透同时进行。

每一层土壤中的壤中流采用动力蓄水水库来模拟。

河道中流量演算采用变动存储系数法或马斯金根演算法。

模型中提供了三种估算潜在蒸散发量的计算方法—Hargreaves、Priestley-Taylor与Penman-Monteith。

SWAT模型高教知识

全面分析
33
1.4 SWAT 面临的问题与挑战
- SWAT 输入与调参问题
SWAT模拟功能强大、参数很多且具有空间分布性，而官方网站上提供AVSWAT在模型输入与参数调试方面不太方便。哪怕只改变一个降水站点数据信息或一个参数，就需要重新进行一次参数文件的生成，而这个过程的运行在流域SWAT模型中要耗费很长时间，使得SWAT应用受到一定的限制，为此需要开发了模型输入与参数调试模块，可以十分快速的进行模型输入和参数的调整。
提纲
1.1 SWAT 起源与发展 1.2 SWAT 原理概述 1.3 SWAT 结构与功能 1.4 SWAT 面临的问题与挑战
全面分析
1
几个关键问题
- SWAT 是什么？ - SWAT 能做什么？ - SWAT 面临问题与挑战？
全面分析
2
1.1 SWAT 起源与发展
20世纪90年代，美国农业部（USDA）农业研究中心（ARS）的Jeff Arnold博士将SWRRB和ROTO整合为一个新的模型，即
SWAT的水循环陆面部分中，主要考虑到气候、水文和植被覆盖等几个方面因素。
全面分析
15
1.2 SWAT 原理概述
水循环的陆面部分
气候因素
SWAT所需要输入的气候因素变量主要包括：
日降水量
最大最小气温太阳辐射风速相对湿度这些变量的数值可通过天气发生器模型自动生成，也可直接输入实测数据。
全面分析
37
SWAT模拟的流域水文过程分为两大部分：
➢ 水循环的陆面部分（即产流和坡面汇流部分） ➢ 水循环的水面部分（即河网汇流部分）
前者控制着每个子流域内主河道的水、沙、营养物质和化学物质等输入量；后者决定水、沙等物质从河网向流域出口的输移过程。

SWAT模型研究进展

SWAT模型研究进展SWAT模型（Soil and Water Assessment Tool）是一种用于模拟水文过程和土壤侵蚀的流域水文模型，被广泛应用于流域管理、气候变化研究、土地利用规划等领域。

自1990年首次发布以来，SWAT模型已经成为流域水文模拟领域的重要工具之一。

随着对气候变化和水资源管理要求的增加，SWAT模型的研究和应用也在不断拓展和深化。

本文将对最近几年SWAT模型的研究进展进行综述，并探讨其在未来的发展方向。

一、SWAT模型的基本原理SWAT模型是一种基于物理过程的水文模型，主要用于模拟流域水文循环和土壤侵蚀。

该模型将流域划分为若干个子面积和水文响应单元，通过模拟降雨入渗、径流产生、土壤侵蚀和水质变化等过程，从而实现对流域水文过程的定量模拟和预测。

SWAT模型主要由水文循环模块、土壤侵蚀模块和水库模块组成，可以考虑土地利用、植被覆盖、土壤类型、降雨情况等因素对流域水文过程的影响。

SWAT模型的主要优点在于能够对流域水文过程进行详细的模拟，包括径流产生、蒸发蒸腾、地表径流和地下径流等过程，能够较好地反映自然环境的动态变化。

SWAT模型还可以模拟土壤侵蚀过程和水质变化，为流域管理和土地利用规划提供了重要的支持。

SWAT模型在流域水文模拟和水资源管理中具有重要的应用前景。

近年来，SWAT模型在水文模拟、土壤侵蚀、气候变化等方面的研究取得了许多进展，主要包括以下几个方面：1. 气候变化下的水文响应模拟随着全球气候变化的加剧，对未来水文过程的变化进行模拟和预测成为了一个热点问题。

SWAT模型能够考虑气候变化对流域水文过程的影响，如降雨量、蒸发蒸腾、径流产生等。

近年来，许多学者基于SWAT模型对气候变化下的水文响应进行了模拟和预测，为未来水资源管理和灾害风险评估提供了重要的参考依据。

2. 土地利用变化对水文过程的影响土地利用变化是影响流域水文过程的重要因素之一。

近年来，许多研究利用SWAT模型对不同土地利用情景下的水文过程进行了模拟和比较分析，揭示了不同土地利用变化对流域水文响应的影响规律。

SWAT模型的原理、结构及应用研究

SWAT模型的原理、结构及应用研究一、本文概述本文旨在全面探讨SWAT（Soil Water Assessment Tool）模型的原理、结构以及其在各种应用场景下的实践研究。

SWAT模型作为一种强大的水文学工具，已经在全球范围内得到了广泛的应用，特别是在水资源管理、农业灌溉、洪水模拟和生态环境评估等领域。

本文首先对SWAT模型的基本原理进行概述，然后深入解析其模型结构，包括模型的各个主要组成部分以及它们之间的相互作用关系。

接下来，本文将通过具体的案例分析，展示SWAT模型在实际应用中的效果和影响力。

通过对这些案例的研究，我们期望能够揭示SWAT模型的潜在价值和局限性，以便在未来的研究和实践中更好地利用这一工具。

本文还将对SWAT模型的发展趋势和前景进行展望，以期为未来相关领域的研究提供参考和借鉴。

二、SWAT模型的理论基础SWAT模型（Soil Water Assessment Tool）是一种基于物理过程的分布式水文模型，其理论基础主要源于水文学、土壤学、生态学等多个学科。

该模型的核心理论框架基于流域水量平衡原理，通过对流域内不同土地利用类型、土壤类型以及管理措施下的水文过程进行模拟，实现对流域水文循环的全面描述。

SWAT模型基于水量平衡方程，即流域内水分的输入（降雨、灌溉等）等于输出（径流、蒸发、渗漏等）与存储（土壤水、地下水等）之和。

这一原理是流域水文学的基本原理，也是SWAT模型进行模拟的基础。

SWAT模型采用分布式参数化方法，将流域划分为若干个子流域或水文响应单元（HRU），每个HRU具有相同的土地利用类型和土壤类型。

这种划分方式充分考虑了流域内空间异质性对水文过程的影响，提高了模型的模拟精度。

在SWAT模型中，水文过程主要包括产流、汇流、蒸散发和土壤水运动等。

产流过程主要受到降雨、植被覆盖、土壤类型等因素的影响；汇流过程则通过计算河网水流路径和流速，模拟水流在流域内的运移过程；蒸散发过程受到气温、湿度、风速等多种气象因素的影响；土壤水运动则描述了水分在土壤剖面中的运动和存储过程。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

E soil , z E s''
z z exp(2.347 0.00713 z )
式中：Esoil,z 为 z 深度处蒸发需要的水量，mm；z 为地表以下土壤的深度，mm；Es’’为最大可能土壤水蒸发量。
土壤水分蒸发所需要的水量是由土壤上层蒸发需水量与土壤下层蒸发需水量决定的：
2 t j 88.2 XT sin 2 LAT sinSD cos 2 LAT cosSDsin XT RAmax 301.0 0.0335sin 365 360 360
Esoil ,ly Esoil , zl E soil , zu
式中：Esoil,ly 为 ly 层的蒸发需水量，mm；Esoil,zl 为土壤下层的蒸发需水量，mm；Esoil,zu 为土壤上层的蒸发需水量，mm。
1.2 SWAT 蒸散发过程
2）实际蒸散发
随着 esco 值的减小，模型能够从更深层的土壤获得水分供给蒸发。当土壤层含水量低于田间持水量时，蒸发需水量也相应减少，蒸发需水量可由下式求得：
深含水层
提纲
1.1 SWAT 地表水过程
1.2 SWAT 蒸散发过程 1.3 SWAT 土壤水过程
1.4 SWAT 地下水过程
1.1 SWAT 地表水过程
水量平衡方程如下：
SWt SW0 ( Rday Qsurf Ea Wseep Qgw )
i 1
1.2 SWAT 蒸散发过程
1）潜在蒸散发
③ Hargreaves and Samani 公式（1985），需要输入的资料仅为气温。
RAmax b ET0 a T 17.8Tmax Tmin L
式中： a、b ——经验参数，a 取值 0.0023～0.0032；b 取值 0.5～0.6； RAmax——太阳最大可能辐射量，MJ/m2。
河流与地下水的交互关系
浅层地下水模拟
取用水 Water use
入渗补给 Recharge
深层地下水补给 To deepShallow Aquifer
基流 Return flow
SW (t ) SW(t-1 ) wrchrg wdeep Qgw wuse wrevap
Rn G 86.7 D ET0 L
ra
式中：ET0 为蒸散能力，mm；Δ 为饱和水汽压斜率，kPa/℃；Rn 为净辐射量，MJ/m2； G 为土壤热通量，MJ/m2；ρ 为空气密度，g/m3；D 为饱合水汽压差，kPa；ra 为边界层阻力，s/m；L 为汽化潜热，MJ/kg；γ 为湿度计常数。
E ' soil ,ly E soli ,ly exp[ E ' soil ,ly Esoli ,ly
2.5( SWly FCly ) FCly WPly
]
SWly＜FCly
SWly>=FCly
式中：E’soil,ly 为调整后的土壤 ly 层蒸发需水量，mm；SWly 为土壤 ly 层含水量，mm； FCly 为土壤 ly 层的田间持水量，mm；WPly 为土壤 ly 层的凋萎含水量，mm。
SWAT 水库模拟
SWAT 水库模拟
水库的水量平衡方程为：
SWAT 水库模拟
水库出流计算（ Reservoir outflow ）: 实测日出流数据
实测月出流数据
没有控制的水库年平均出流
控制水库的目标出流数据
SWAT 水库模拟
水库调控计算（Target release for controlled reservoir）:
FF Q Q S S P II a P
a
（8.2）
式中：P 为一次性降雨总量，mm；Q 为地表径流量，mm；Ia 为初损，mm，即产生地表径流之前的降雨损失；F 为后损，mm，即产生地表径流之后的降雨损失；S 为流域当时的可能最大滞留量 mm，是后损 F 的上限。其中：
I a aS
Lhill
）
提纲
1.1 SWAT 地表水过程
1.2 SWAT 蒸散发过程 1.3 SWAT 土壤水过程
1.4 SWAT 地下水过程
1.4 SWAT 地下水过程
承压含水层补给区非承压含水层补给区
不透水层承压含水层
非饱和流饱和流
非承压含水层
河流
不透水层
1.4 SWAT 地下水过程
0 LAI 3.0
LAI 3.0
式中：Et 为日最大蒸腾量，mm；E’0 为冠层水蒸发后的潜在蒸发，mm；LAI 为叶面积指数。
1.2 SWAT 蒸散发过程
2）实际蒸散发
土壤水分蒸发：在计算土壤水分蒸发时，首先区分出不同深度土壤层需要的蒸发量，土壤深度层次的划分决定土壤允许的最大蒸发量，可由下式计算：
产流计算：
SWAT 产流计算包括 SCS 和 Green & Ampt 模型。其中，SCS 曲线数法用的较多，该模型有 SWAT 产流计算包括 SCS 和 Green & Ampt 模型。其中，SCS 曲线数法用的较多，该模型有以下基本假定：实际蓄水量 F 与最大蓄水容量 S 之间的比值等于径流量 Q 与降雨量 P 和初损 Ia 以下基本假定：实际蓄水量 F 与最大蓄水容量 S 之间的比值等于径流量 Q 与降雨量 P 和初损 Ia 差值之比值；Ia 和 S 之间为线性关系。其降雨－径流关系表达式如下：差值之比值；Ia 和 S 之间为线性关系。其降雨－径流关系表达式如下：
loss 深层地下水 Deep aquifer
基流 return flow 浅层地下水 Shallow aquifer
1.3 SWAT 土壤水过程
土壤水可以被植物吸收或蒸腾而损耗，可以渗漏到土壤底层最终补给地下水，也可以壤中流形式补给地表径流。 SWAT 计算相对饱和区厚度 H0 的公式：
H0
提纲
1.1 SWAT 地表水过程
1.2 SWAT 蒸散发过程 1.3 SWAT 土壤水过程
1.4 SWAT 地下水过程
1.2 SWAT 蒸散发过程
蒸发模拟：
蒸散发包括冠层截留水蒸发、蒸腾和升华及土壤水的蒸发。蒸散发是水分转移出流域的主要途径。准确地评价蒸散发量是估算水资源量的关键，也是研究气候和土地覆被变化对河川径流影响的关键问题。
式中：a 为常数，在 SCS 模型中一般取为 0.2。
（8.3）
1.1 SWAT 地表水过程
产流计算：
根据水量平衡，可得：
F P Ia Q
式中，
（8.
Q ( P I a ) 2 /(P I a S ) S 25400 / CN 254
CN值可针对不同的土壤类型、土地利用和植被覆盖的组合查表获得，CN 值是无量纲的反映降雨前期流域特征的一个综合参数，将前期土壤湿度、土地利用方式和土壤类型状况等因素综合在一起。坡度、土地利用方式和土壤类型状况等因素综合在一起。
深层地下水模拟
d＝ soil fc
山坡出口断面的净水量为：
Qlat 24 H 0 vlat
式中：vlat 为出口断面处的流速，mm/h。
vlat K sat slp
式中：Ksat 为土壤饱和导水率，mm/h。 SWAT 壤中流计算基本公式为：
Qlat 0.024（
2 SWly ,excess K sat slp
1.2 SWAT 蒸散发过程
2）实际蒸散发
SW T 中实际蒸发的包括：冠层截留蒸发、植被蒸腾和土壤水蒸发。 A
冠层截留蒸发：模型在计算实际蒸发时假定尽可能蒸发冠层截留的水分，如果潜在蒸发 E0 小于冠层截留的自由水量 RINT，则，
Ea Ecan E0 E INT ( f ) E INT (i ) Ecan
式中：Ea 为实际日蒸发量，mm；Ecan 为冠层水蒸发量，mm；E0 为潜在蒸发量，mm； EINT（i）为冠层时段初蓄水量，mm；EINT（f）为冠层时段末蓄水量，mm。
1.2 SWAT 蒸散发过程
2）实际蒸散发
植物蒸腾：假设植被生长在一个理想的条件下，植物蒸腾可用以下表达式计算：
' E0 LAI Et 3.0 ' Et E0
提纲
1.1 SWAT 地表水过程
1.2 SWAT 蒸散发过程 1.3 SWAT 土壤水过程
1.4 SWAT 地下水过程
1.3 SWAT 土壤水过程
蒸散发 Evapotranspiration
入渗
infiltration
渗漏 percolation
壤中流 lateral flow
2 SWly ,excess 1000 d Lhill
式中：SWly,excess 为土壤饱和区内可流出的水量，mm；Lhill 为山坡坡长，m；Φd 为土壤层总空隙度 Φsoil 与土壤层水分含量达到田间持水量的空隙度 Φfc 之差。
d＝ soil fc
山坡出口断面的净水量为：
1）潜在蒸散发 SWAT提供了Penman-Monteith、Priestley-Taylor和Hargreaves等三种计算潜在蒸散发能力的方法，另外还可以使用实测资料或已经计算好的逐日潜在蒸散发资料。
1.2 SWAT 蒸散发过程
1）潜在蒸散发
① Penman-Montieth 公式（Montieth，1965），需要输入的资料为辐射、气温、风速和相对湿度。
式中：SWt 为时段末土壤含水量，mm；SW0 为时段初土壤含水量，mm；t 为计算时段； Rday 为第 i 天的降雨量，mm；Qsurf 为第 i 天的地表径流，mm；Ea 为第 i 天的蒸发量，mm； Wseep 为第 i 天渗漏量，mm；Qgw 为第 i 天基流量，mm。

第三讲 SWAT水文循环原理

合集下载