关于在SWAT中建立自己的土壤数据库

SWAT 模型简述1. 模型研究目的SWAT （Soil and Water Assessment Tool ）是由美国农业部（USDA ）的农业研究中心（ARS ，Agricultural Research Service ）Jeff Amonld 博士1994年开发的。

模型开发的最初目的是为了预测在大流域复杂多变的土壤类型、土地利用方式和管理措施条件下，土地管理对水分、泥沙和化学物质的长期影响。

它是一种基于GIS 基础之上的分布式流域水文模型，近年来得到了快速的发展和应用，主要是利用遥感和地理信息系统提供的空间信息模拟多种不同的水文物理化学过程，如水量、水质以及杀虫剂的输移与转化过程。

SWAT 模型综合了早期开发的SWRRB （the Simulator for Water Resources in Rural Basins ）模型和ROTO （the Routing Ourputs to Outlet ）模型的特征，从1990s 问世以来，经历了SW AT94.2，96.2，98.1，99.2，2000等版本，模型在原理算法、结构、功能等方面都有很大的改进，现在使用的SWAT2005版本可以在Arcview 、ArcGIS 等常见的软件平台上运行，具有良好的用户界面。

2. 模型的原理与结构SWAT 是一个物理基础的模型，可以进行连续时间序列的模拟。

SW AT 模拟的流域水文过程分为水循环的陆面部分（即产流和坡面汇流部分）和水循环的水面部分（即河道汇流部分）。

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的输入量；后者决定水、沙等物质从河网向流域出口的输移运动。

整个水分循环系统遵循水量平衡规律：01()tt day surf a seep gw i sw sw R Q E w Q ==+----∑式中：t sw (mm)是土壤最终含水量，0sw (mm)土壤初始含水量，t 为时间(day)，day R (mm)为第i 天总降水量，surf Q (mm)是第i 天地表径流总量，a E (mm)是第i 天蒸散总量，seep w (mm)第i 天土壤侧流总量，gw Q (mm)第i 天地下径流总量。

ArcSWAT使用手册整理1、关键流程加载选择ArcSWAT划分流域和定义水文响应单元(Optional) 编辑SWAT数据库确定气象数据默认的输入文件写入(Optional) 编辑默认的输入文件建立、运行SWAT (需要说明模拟周期，PET 计算方法等)(Optional) 应用校准工具(Optional) SWAT输出结果的分析、制表和制图2、数据准备要创建SWAT 数据集，ArcSWAT需要访问提供流域信息的准确类型的ArcGIS的栅格、矢量和数据文件。

2．1必需的ARCSWAT空间数据集1）Digital Elevation Model (DEM)：ESRI GRID Forma2）Land Cover/Land Use：ESRI GRID，Shape or Feature Class Format土地覆盖/利用图中定义的类别，需要重新分类成SWAT土地利用/植物类型。

重新分类原类别，用户有三个选择。

第一种选择是创建地图时用美国地质勘探局的分类代码(或是使用美国地质勘探局土地覆盖/利用图)。

第二种选择是在加载土地覆盖/利用图时为每一分类选定SWAT土地利用/植物类型。

第三种选择是为土地覆盖/利用图的不同分类创建一个能够识别4位SWAT代码的look up表。

3）Soil：ESRI GRID，Shape or Feature Class Format2.3ARCSWAT表和文本文件1）子流域出口位置表(dBase 表)2）Watershed Inlet 位置表(dBase Table)3）土地利用索引表——Look Up Table (dBase or ASCII)4）土壤类型索引表——Look Up Table(dBase or ASCII)5）气象发生器测站位置表(dBase)，在创建工程之前，需要把用户气象发生器数据输入User Weather Stations6）降雨测站位置表(dBase)7）每日降水数据表(dBase or ASCII)8）亚日降水数据表(dBase or ASCII)9）气温测站位置表(dBase)10）气温数据表(dBase or ASCII) 气温数据表用来存储测站逐日最高和最低气温。

城镇建库系统流程城镇地籍调查建库系统用于城镇土地调查数据库的初始建库，建库内容重点在于每宗土地的地类、面积和权属，掌握每宗土地的位置和利用状况，以及土地的所有权和使用权状况。

1.1建库模式针对城镇二次土地调查的要求，北京超图城镇建库系统采取的建库模式是：【临时库】：可以创建多个临时库，用于把基础数据转成SuperMap 格式，数据来源包括CAD 格式、Mapinfo 格式、Arc/Info E00格式、ArcView Shape 格式以及各类影像和Excel 、Access 表格数据、SQL server 或oracle 数据库数据等。

通过系统提供的转换功能，把临时库的基础数据转换到标准库中。

【标准库】：按照《城镇地籍数据库标准》创建而成，同时根据实际数据的情况，做了适当的扩展。

它是城镇二次土地调查的参照数据库，是城镇建库系统建库的最小单元，一般针对一个街坊做一个标准库。

建库的初期工作主要在标准库中完成。

【调查库】：依据标准库的基础之上，根据实际的业务需要进行了内容的扩展和结构完善。

针对标准库的初期工作完成之后，通过系统提供的标准转换模型，把标准库的数据转入到调查库之中。

1.2建库流程建库主要分为两个阶段：标准库的初期工作阶段和调查库的完善工作阶段。

1.3临时库的创建根据基础数据的来源不同，临时库有两种创建方式。

1.3.1Cass 数据转换工程管理来创建临时库针对目前大部分基础数据来源于Cass 软件，系统提供了自动流程化的方式，从Cass 软件采集的CAD 数据来创建临时库，系统可以自动提取宗地、房屋、界址点、界址线数据到临时库。

换创建的数据库如下：1.3.2普通模式创建临时库如果基础数据不是来源于Cass软件处理的数据，就要按照普通模式创建空的临时库。

然后根据实际情况选择导入方式。

1.3.3临时库的加工处理等高线：通过属性表的分组更新功能，把等高线类型转换为标准代码。

测量控制点：通过属性表的分组更新功能，把控制点类型、标石类型、标志类型转换为标准代码。

土壤数据库构建实验报告实验报告课程名称：土壤学实验指导老师：xxx成绩：实验名称：土壤样品的采集、制备和保存实验类型：准备型实验同组学生姓名：xxx一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、实验材料与试剂（必填）四、实验器材与仪器（必填）五、操作方法和实验步骤（必填）六、实验数据记录和处理七、实验结果与分析（必填）八、讨论、心得一、实验目的和要求1、掌握野外土壤采集、取样的方法和原则；2、培养土壤取样的基本技能，包括土钻的使用、选点和布点、采样点数量和取土；3、熟练掌握土壤样品的制备和保存方法；4、制备出符合实验要求的土壤样品。

二、实验内容和原理1、实验内容（1）土壤样品的采集；（2）土壤样品的制备；（3）土壤样品的保存。

2、实验原理土壤样品的采集是土壤分析工作中的一个重要环节，是关系到分析结果和由此得出的结论是否正确的一个先决条件。

由于土壤特别是农业土壤的差异很大，采样误差要比分析误差大若干倍，因此必须十分重视采集具有代表性的土壤样品。

在实验中应遵守以下原则：（1）采样时应采集混合土样，并且由于土壤的不均一性，采样时采用S形采样路线和“随机”多点混合的原则；（2）各个采样点采取的土样厚度、深浅、宽窄应大体一致，点数视土壤差异和面积大小决定，一般取10点左右；（3）采样点应避免田边、路边、沟边和特殊地形的部位以及堆过肥料的地方；一个混合样品的重量在1kg左右，如果超出很多，可采用“四分法”取对角两份，其余弃去。

三、实验材料与试剂采样土壤四、实验器材与仪器小土铲，管型土钻，塑料袋，碾土盘，分样筛（18目与100目），牛皮纸，镊子，广口瓶，标签纸等管形土钻：不适合于砂性大的土壤，或干硬的粘重土壤。

普通土钻：只适用于湿润的土壤，不适用于很干的土壤，同样也不适用于砂土。

另外普通土钻容易混杂，亦系其缺点。

五、操作方法和实验步骤1、实验步骤采集土样→样品风干→粉碎过筛→保存→各类实验2、操作方法（1）选点与布点按照实验原则选取采样点。

SWAT模型参数及运行过程SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 是一种基于分布式水文模型的农业水文模型，被广泛应用于研究、管理和决策支持系统中。

下面将介绍SWAT模型的参数设置，以及其运行过程。

1.SWAT模型参数设置：- 模型时间尺度（Time Step）：定义模拟的时间跨度，可选择从小时到年。

- 流域面积（Watershed Area）：描述研究区域的地理范围，单位为平方千米或英亩。

- 坡度（Slope）：描述研究区域的地表坡度，以百分比表示。

- 壤土类型（Soil Type）：描述地区土壤的类型，包括土壤质地、土壤有机质含量等。

- 植被类型（Land Use Type）：描述地区植被覆盖类型，包括农田、林地、草地等。

- 降水数据（Precipitation Data）：包括降水量、降水强度等降水信息。

- 水文过程模型（Hydrological Process Model）：描述地区的水文循环过程，包括蒸散发、径流产生、地下水补给等。

- 水利设施（Water Management Practice）：描述地区水利设施的使用情况，如灌溉、排水等。

2.SWAT模型运行过程：数据输入：首先需要收集和整理与研究区相关的地理、气象、土壤和植被数据。

这些数据包括流域边界、坡度、土壤类型、植被类型、降水量和温度等数据。

数据可以从局部观测站点、遥感数据和气象模型等获取。

参数设置：在模型中设置先前提到的参数，以准确描述研究区域的水文过程和土壤特性。

参数设置可以根据实地观测数据和经验来进行。

模型运行：针对所设置的参数和数据，SWAT模型通过数学方程和水文过程模型进行数值模拟。

模型会根据给定的时间尺度分别计算降水、蒸散发、径流产生、地下水补给等水文过程，并给出模拟结果。

模型评估：通过对模拟结果与实际观测数据进行比较和评估，来判断模型的精度和对研究区域水文过程的描述能力。

可以使用多种统计指标来评估模拟结果的准确性，如R方、均方根误差等。

基于SWAT模型的海河南系独流减河流域基础数据库构建王妍溪;刘琼琼【摘要】以ArcGIS水文工具为基础,本研究进行海河南系独流减河子流域的划分,并自定义将流域划分结果导入SWAT模型,通过构建土地利用类型数据库、土壤数据库和天气数据库,顺利完成海河南系独流减河流域中的HRUs计算和模拟运行.这不仅为海河南系独流减河水循环模拟研究奠定了基础,也为高程起伏较小的平原地区采用SWAT模型开展流域分析提供了参考.【期刊名称】《中国资源综合利用》【年(卷),期】2019(037)007【总页数】3页(P191-193)【关键词】SWAT模型;水环境;海河南系;独流减河;数据库【作者】王妍溪;刘琼琼【作者单位】天津环科瞻云科技发展有限公司;天津市环境保护科学研究院,天津300191【正文语种】中文【中图分类】P208SWAT（Soil and Water Assessment Tool）是由美国农业部（USDA）的农业研究中心开发，以遥感与地理信息技术为基础，进而获取地理空间信息，模拟流域范围内的水文及物理化学作用。

SWAT模型可以评估流域管理中各种决策的实用性，它已经成为水资源保护管理过程中不可或缺的工具[1]。

在国外，SWAT模型被广泛应用到流域水循环研究中，近几年我国也开利用SWAT模型进行水质模拟应用。

SWAT模型所需的数据有地形、土壤、土地利用、气象、水文等，人们可以根据不同的研究目的，建立不同的数据库。

由于国外数据库标准与国内不同，为了更好地适应软件进行流域模拟，人们需要以研究区为基础，重新进行符合SWAT模型读取的数据库建立。

本文以海河南系独流减河流域为例，系统全面地介绍构建SWAT模型基础数据库的过程。

1 研究区概况独流减河是人工开挖的具有防洪分流功能的河道，承接了上游子牙河、大清河上游（河北段）的泄洪来水。

独流减河是海河南系天津段贯穿东西的最大平原型人工河道，河道宽约1 km，大部分河段水深一般不大于1 m，河槽宽浅、河流滞缓。

用户土壤数据库(usersoil)检查建议第1部分——数据库全部参数及值阈土壤数据库即安装目录SWATXXXX.mdb中的usersoil表变量定义格式MIN MAX单位备注MUID MUID、Seqn、S5id是美国数据库中区分土壤类型所需要的字段，美国之外的地区可以不使用这3个字段，内容可以自由处理，格式参照软件自带的样例。

自由SEQN 见MUID变量的描述。

自由SNAM 土壤名。

必需。

a16 S5ID 见MUID变量的描述。

自由CMPPCT 美国数据库所需要的变量，美国之外的地区不使用。

处理方式同MUID。

自由NLAYERS 土壤分层数。

整型110 HYDGRP 土壤水文组(A，B，C，D)。

a1SOL_ZMX 土壤剖面最大扎根深度(mm)。

如果没有指定深度，模型假设根系可以发展穿过整个土壤剖面深度。

f12.203500[mm]ANION_EXCL 阴离子排斥孔隙度分数。

如果没有输入ANION_EXCL值，模型将其设为0.50。

可选。

f5.30.011[fraction]SOL_CRK 土壤剖面潜在或最大裂隙体积，以所占土壤总体积的分数表示。

为精确预测变性土占主导地位的区域的地表径流和下渗，必须量化土壤体积短暂的改变。

Bronswijk (1989，1990)概括出了确定最大裂隙体积的方法。

可选。

f5.301[fraction]TEXTURE 土壤层质地。

这个数据不被模型处理。

可选。

a80SOL_Z(layer #) 土壤表面至本层底部的深度(mm)。

必需。

f12.203500[mm]SOL_BD(layer #) 土壤湿容重(Mg/m3或g/cm3)。

土壤容重表示为固相颗粒量与土壤总体积之比，ρb=M S /V T。

在测定湿容重中，土壤的重量是烤干的干重，土壤总体积是土壤处于或接近田间持水量时的体积。

湿容重应该在1.1~1.9 Mg/m3之间。

必需。

f12.20.9 2.5[g/cm3]变量定义格式MIN MAX单位备注SOL_AWC(layer #) 土壤层有效含水量(mm H2O/mm)植物可利用水分，也称为有效含水量，是用田间持水量减去永久凋萎点的水含量，即AWC= FC－WP。

1SWAT模型原理介绍SWAT模型主要用来预测人类活动对水、沙、农业、化学物质的长期影响。

它可以模拟流域内多种不同的水循环物理过程。

由于流域下垫面和气候因素具有时空变异性,为了提高模拟的精度,通常SWAT模型将研究流域细分成若干个单元流域。

流域离散的方法有三种:自然子流域(subbasin)、山坡(hillslop)和网格(grid)。

关于流域离散方法的探讨见参考文献[4]。

SWAT模拟的流域水文过程分为水循环的陆面部分(即产流和坡面汇流部分)和水循环的水面部分(即河道汇流部分)。

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的输入量;后者决定水、沙等物质从河网向流域出口的输移运动。

1.1水循环的陆面部分流域内蒸发量随植被覆盖和土壤的不同而变化,可通过水文响应单元(HRU)[2]的划分来反映这种变化。

每个HRU都单独计算径流量,然后演算得到流域总径流量。

在实际的计算中,一般要考虑气候、水文和植被覆盖这三个方面的因素。

1.1.1气候因素流域气候(特别是湿度和能量的输入)控制着水量平衡,并决定了水循环中不同要素的相对重要性。

SWAT所需要输入的气候因素变量包括:日降水量、最大最小气温、太阳辐射、风速和相对湿度。

这些变量的数值可通过模型自动生成,也可直接输入实测数据。

1.1.2水文因素降水可被植被截留或直接降落到地面。

降到地面上的水一部分下渗到土壤;一部分形成地表径流。

地表径流快速汇入河道,对短期河流响应起到很大贡献。

下渗到土壤中的水可保持在土壤中被后期蒸发掉,或者经由地下路径缓慢流入地表水系统。

冠层蓄水:SWAT有两种计算地表径流的方法。

当采用Green&Ampt 方法时需要单独计算冠层截留。

计算主要输入为:冠层最大蓄水量和时段叶面指数(LAI)。

当计算蒸发时,冠层水首先蒸发。

下渗:计算下渗考虑两个主要参数:1初始下渗率(依赖于土壤湿度和供水条件);2最终下渗率(等于土壤饱和水力传导度)。

SWAT模型参数及运行过程
SWAT（Soil and Water Assessment Tool）是一个集成的土壤和水资源模拟模型，用于评估和预测流域水文过程、土壤侵蚀和水质。

SWAT模型有一系列的参数，这些参数代表了模型中使用到的各种物理和化学过程的特性。

在SWAT模型运行之前，需要对这些参数进行设置和调整，以确保模拟结果的准确性和可靠性。

SWAT模型中的参数可以分为两类：模型参数和输入参数。

模型参数是指影响模型内部运行的参数，如流量流速公式、土壤侵蚀模型、植被生长模型等。

输入参数是指模型的输入数据，如降雨数据、土壤数据、植被数据等。

下面是SWAT模型中常用的一些参数及其说明：
1.水文参数：包括流域划分参数、降雨径流参数、水库参数等。

这些参数用于描述流域的水循环过程，如蒸发蒸腾、地下水补给等。

2.土壤参数：包括土壤类型参数、土壤吸水能力参数、土壤侵蚀参数等。

这些参数用于描述土壤的水文特性，如土壤水分保持能力、入渗能力等。

3.植被参数：包括植被类型参数、植被覆盖度参数、植被根系分布参数等。

这些参数用于描述不同植被类型对水资源的利用和保持能力。

4.污染物参数：包括化肥和农药的使用量、污水排放量等。

这些参数用于描述水质模拟过程中的污染物输入。

在进行SWAT模型的参数设置时，一般采用观测数据和实地调查数据作为依据，并根据文献和经验进行调整和估计。

常用的参数设置方法有：。

第十六章例子本章是ArcSWAT自带的例子1的演示说明，例子1位于：安装目录\ Databases\Example1。

该例子包括4个栅格数据、16个DBF表格和2个文本文件。

4个栅格数据是：●dem：Lake Fork流域的数字高程模型(DEM)栅格数据。

图件投影类型AlbersEqual Area，分辨率单位是m，海拔单位是m。

●amask：DEM Mask栅格数据。

图件投影类型Albers Equal Area，分辨率单位是m。

●landuse：Lake Fork流域的土地覆盖/土地利用栅格数据。

图件投影类型AlbersEqual Area，分辨率单位是m。

●soil：Lake Fork流域的土壤栅格数据。

图件投影类型Albers Equal Area，分辨率单位是m。

土壤栅格是STATSGO土壤图。

DBF表和文本文件是：●USGS河道径流测站位置表：strflow.dbf172●河道内营养物监测点位置表：nutrient.dbf●降水测站位置表：pcpfork.dbf●降水数据表：hop0pcp.dbf，hop1pcp.dbf，hop2pcp.dbf，hop3pcp.dbf，hop4pcp.dbf●气温测站位置表：tmpfork.dbf●气温数据表：tmp_2902.dbf，tmp_4483.dbf，tmp_4976.dbf，tmp_8743.dbf●用来创建自定义气象生成器数据集的气象站位置表：wgnstations.dbf●土地利用索引表：luc.dbf●土地利用索引文件：luc.txt●土壤索引表，STMUID选项：soilc.dbf●土壤索引文件，STMUID选项：soilc.txt16.1 建立SWAT工程1.打开ArcMap选择A new empty map。

2.在Tools菜单下，单击Extensions。

确认已经勾选SWAT Project Manager、SWATWatershed Delineator和Spatial Analyst等3个模块。

arcSwat2012使用经验及困惑一使用经验1最初接触arcswat主要是看官方的视频，官方的视频看完之后，基本已经会操作了。

2 对于蒸发方式默认的是pengman公式，河道汇流演算如果想改成马根琼斯，修改bsn里可以找到。

3阅读cup使用手册。

4 观测值要去除预热期，不要包含预热期，之前我包含了预热期，也是一直出错。

2 注意的问题，（1）投影一定要选对，要知道不同的投影对流域的面积产生很大的影响，我之前用wgs_web默卡托投影就比选择albers投影大了很多。

（2）对于土地利用数据，如果自己没有做实验得来的数据，就把自己的土地利用数据按照美国的标准重新分类。

（3）土壤数据可以利用FAO的，还可以利用中科院数据中心的，比例尺都是1：100万，使用中科院数据中心的数据存在一个问题，那就是他给的数据只是到亚类，而具体的涉及土壤组成的参数必须到土种，所以需要根据土种志去寻找需要的参数，但是可能会遇到根本找不到参数的情况。

FAO数据比较方便，土壤粒径不用转换，但是只有2层数据，而且该数据跟数据中心的数据还是有很多不同的地方，大家可以仔细比对。

（4）注意FAO里的土壤深度单位是cm，而swat用的是mm。

（5）降雨站点应该选择流域内的站点，降雨站分布情况对模拟的径流有很大的影响。

（6）天气发生器制作使用群共享里的天气发生器，里面需要注意数据的格式问题，这个工具没有写数据的要求和格式，比如是否考虑了气象站数据的缺测，微量等等特殊数据。

（7）气象站数据已经有了相对湿度，平均风速，气温数据，自己利用pengman公式计算出太阳辐射。

这样就不要天气发生器了。

（8）一定要注意气象站数据的单位跟swat里的单位要统一，仔细核对数据的单位，气象站的数据单位很多都是0.1，需要除以10。

对于其他的特殊标识，一定要仔细搞清楚代表的是什么。

如果有缺测数据必须换成-99，如果有缺测的数据，那么天气发生器就必须需要了。

（9）气象数据等一定要连续，中间不能断开，比如说缺了一个月的数据，这样就不对。