SWAT.pptx

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农业面源污染模拟报告人：

李波1.农业面源污染模拟研究现状2.SWAT模型概述3.SWAT模型的适用性4.SWAT模型的改进一、农业面源污染模拟研究现状1.面源污染概念非点源污染又名面源污染，是指大面积范围内可溶污染物质或者固态悬颗粒污染物在降水和径流冲蚀作用下汇入下游水体而引起的水体污染。

非点源污染是当前世界范围内地表水污染发生的一个主要原因。

一、农业面源污染模拟研究现状2、面源污染发生机理三个过程：

水文过程水文过程土壤侵蚀过程土壤侵蚀过程污染物迁移转化过程污染物迁移转化过程3、面源污染特点

（1）分散性和模糊性

（2）不易监测性和难以量化（3）滞后性和潜伏性（4）随机性和不确定性这些特点决定了面源污染模拟的复杂性和计算结果的不准确性。

一、农业面源污染模拟研究现状4、国内外研究现状

（1）国际国际国外对农业非点源污染的研究远远早于我国。

日本、美国、英国首先开展面源污染研究，到上世纪70年代，世界各地开始普遍重视面源污染研究。

依照各国研究方法和思路的不同，总体可分为4个阶段。

（2）国内国内上个世纪80年代以来，随着经济社会的发展和各国非点源污染研究的深入，我国也逐渐认识到非点源污染的危害，国内环境研究机构开始对非点源进行初步的研究。

到目前为止，纵观我国非点源污染研究历程，总体可分为探索研究和发展深入两个阶段。

一、农业面源污染模拟研究现状5、面源污染模型简介一、农业面源污染模拟研究现状模型名称开发时间参数形式时间尺度HSPF1976集总式长期连续模拟ANSWERS1977分布式兼具单次暴雨和长期连续模拟CREAMS1979集总式长期连续模拟EPIC1983集总式长期连续模拟WEPP1986集总式兼具单次暴雨和长期连续模拟AGNPS1987分布式兼具单次暴雨和长期连续模拟CLEAMS1987分布式长期连续模拟SWAT1996分布式长期连续模拟SWAT（thesoilandwaterassessmenttool）SWAT模型是美国农业部农业研究所于90年代初期开发的一个分布式水文模型，模型主体基于物理过程，它是一个可以进行长期连续模拟的水文模型。

二、SWAT模型概述1、SWAT模型的发展二、SWAT模型概述2、SWAT模型的结构和原理原理SWAT模型结构复杂，它是由701个方程和1013个中间变量组成的一个模型系统，结构上可以分为一下三个模块：

（1）水文过程子模型水文过程子模型

（2）土壤侵蚀子模型土壤侵蚀子模型（3）污染负荷子模型污染负荷子模型二、SWAT模型概述水文过程子模型二、SWAT模型概述该子模型模拟水文过程可以分为两个部分：

一部分是产流与坡面汇流，这部分是控制主河道的水量、泥沙量、营养成分及化学物质多少的各水分循环过程；另一部分是水循环的河道汇流，是和汇流相关的各水分循环过程，决定水分、泥沙等物质在河网中向流域出口的输移运动情况，水量平衡防尘如下：

土壤侵蚀子模型SWAT模型中对降水和径流产生的土壤侵蚀运用修正的通用土壤流失方程（USLE）：

MUSLE模型来预测泥沙生成量，该方程如下：

二、SWAT模型概述污染负荷子模型二、SWAT模型概述SWAT模型的污染负荷子模型主要进行氮循环模拟和磷循环模拟过程。

这两个循环伴随水文过程和土壤侵蚀过程而发生，受人类活动影响很大。

氮氮循循环环磷磷循循环环由于可以有效模拟流域水文与水质的时空变化，SWAT模型可以用来解决各种不同条件下的水资源管理与水污染问题。

经过大量对文献的研究发现：

研发早期SWAT模型在模拟流域水文平衡、长期的地表径流以及日均径流等方面得到了广泛的应用。

随着SWAT模型的不断完善，在泥沙产量、农药输移、农业非点源污染等方面也得到了大量应用。

细节上，SWAT模型可以同时计算数百个子流域，能模拟层间流、地下水流河段演算输移损失和通过池塘、水库、河流、山谷运动的泥沙和化学物质含量，可以读入流量数据和点源数据。

此外，运用天气发生器等模块还可用于无法收集输入数据地区的简单模拟。

三、SWAT模型的适用性局限性：

局限性：

1、土壤数据：

SWAT模型主要是以北美的土壤、植被和流域水文结构为对象进行研发的，模型自带土壤数据库与国内的土壤分类不同，粒径分级和物化性质也差别较大。

我国现有的土壤属性数据达不到模型要求的精度：

模型中土壤纵向最多可分为10层，而我国土壤数据最多只做到5层。

2、土地利用类型数据：

模型的土地利用数据库是根据北美洲植被类型进行划分的，业已细分植被的种类，而我国的土地利用仅简单分为6大类。

3、气象资料：

由于国内气象站点分布不均且分布较少，同时观测资料也不完整等因素，缺失很多资料，这显然对模拟效果有一定影响。

三、SWAT模型的适用性针对SWAT模型的局限性，经过广泛的论文阅读，确定了一下3个方面的改进思路：

（1）潜在蒸散量（ET0）计算方法的改进

（2）河道水质模型的改进（3）水库水质模型的改进三、SWAT模型的改进潜在蒸散量（ET0）计算方法的改进SWAT模型本身提供了3种计算ET0的可选方案,分别是Penman-Monteith（PM）法、Pristley-Taylor法和Hargreaves法。

其中PM法以能量平衡的和水汽扩散理论为基础，综合考虑了作物的生理特征和空气动力学参数的变化，适用范围最广，模拟精度较好。

但是通过实测数据和模拟数据的对比发现,虽然两者之间相关系数较高,但是数值大小偏差较大,且随着站点高程的增加,数值之间的偏差呈增大趋势。

因此需要对PM公式进行修正。

三、SWAT模型的改进河道水质模型的改进其中S为外部的源或汇。

在SWAT模型中，底泥的释放过程没有被考虑，因此可以将底泥释放作为外部的源进行考虑。

三、SWAT模型的改进