结课论文
2019-2020学年第一学期
课程名称：产汇流理论
论文题目：SWAT模型国内外研究进展
学院：水文水资源学院
专业：水文学及水资源
班级：水文二班
学生姓名：刘涛
学号：191301010085
指导教师：石朋
java程序设计教程刘志宏课后答案SWAT模型国内外研究进展
流域水文模型是为了模拟地球中各种水文现象而建立的一种实体与数学框架，是对水文现象的一种简化描述。如美国的“斯坦福模型”（Stanford）及“萨克拉门托模型”（Sacramento）、日本的纯数学模型——“坦克模型”（Tank）、中国具有分层、分水源、分块的概念性水文模型——“新安江模型”。流域水文模型中，由于集总式水文模型缺乏对流域内水文现象的考虑，无法满足精确的满足当地水资源的优化配置，因此具有物理基础且更加精确的分布式水文模型诞生了。从全世界来看，目前使用最广泛的是由美国农业部于1988年成功研发的SWAT分布式水文模型，并在此之后的数十年内不断将水文、气候、土壤、土地利用和植被生长等模块添加到该模型当中，使得SWAT分布式水文模型在全世界内广泛使用[14]。
SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型主要用于模拟预测各种管理措施及气候变化对水资源供给的影响，评价流域非点源污染现象[15]。该模型在模拟水文现象过程中主要包括两个部分：陆面部分（流域产流及坡面汇流）、水面部分（河道汇流）。陆面部分模拟任一个子流域的产流、产沙、化学物质等的输入量；水面过程控制着任一子流域在出口断面的水、沙等物质的输出量。
SWAT模型自开发以来在美国、欧洲、亚洲和澳洲等地区都有许多应用实例，并在应用中得到了不断
发展[16]。该模型的一个最大特点是公开源代码，各位学者能够很方便的在SWAT网站上下载最新的程序，并会在网站上及时公布修改过的新的源代码，世界各地的学者可以在SWAT模型论坛上讨论自己所遇到的问题，大大加快了模型的更新速度，使得其发展十分迅速，并被广泛使用。SWAT 模型采用模块化思维，将整个流域依据土地利用方式和土地类型划分为若干个水文响应单元（Hydrologic Response Units，HRU），在径流模拟、土地利用/覆被变化的水文效应、气候变化的水文效应、非点源污染、输入参数对模拟结果的影响、与其他软件集成等方面有广泛作用。因此，本报告主要对以上几个方面的国内外研究进展进行介绍。
1径流模拟研究
Arnold[1]等选择美国伊利诺斯州等多个州县的多个流域作为研究对象，分别从三个尺度（国家、大流域和小流域）验证了在径流模拟方面，SWAT模型具有
较为良好的适用性。Manguerra[2]等通过探究SCS径流曲线系数CN值和基流系数的大小随时空变化的规律来增大利用SWAT模型进行径流模拟时的准确度，这个方法在数据资料缺乏地区显得格外适用。Cruise[3]等利用SWAT模型模拟出在气候改变的情况下研究区的水质变化情况，预测出在未来的30-50年内，径流量会逐渐减少，水质情况也会逐渐恶化。印度的Gosain[4]通过模拟了研究区实施渠道引水灌溉，得到此时的基流系数接近0.5之多，这一结论对于现代水资源优化配置等具有重大意义。张利平[
linux结课论文5]等通过基于空间分布网格化的分布式水文模型VIC模型与SWAT模型进行对比研究，得出两个模型在白莲河流域的模拟效果较为平均，每年相差不大，但SWAT模型的径流模拟更接近实测值。代俊峰等[6]系统地研究了红壤丘岗集水区4种林草系统（自然草被、阔叶林、混交林和针叶林）的地表径流、根层渗漏、蒸发蒸腾、土壤蓄水量的时空特点, 结果表明土地利用方式是区域短期水量平衡的主要影响因子。刘贵花等[7]基于SWAT模型三江平原进行径流模拟，以此验证了模型在沼泽性河流上的实用性在可接受范围内。从研究结果来看，径流的模拟效果要优于泥沙，因为径流主要受降雨的影响，有一定规律性，参数调整相对比较容易，准确性相对较高，而泥沙不仅受降雨影响，土地利用方式、子流域划分等对其影响程度要高于径流。总结径流模拟结果发现，月径流量模拟的准确性基本均高于日径流量，这主要是由模型内部构造及数据在时间上的精度，致使短期径流量的模拟存在系统误差。另外，分布式水文模型模拟结果对降水量相对敏感，湿润年份的模拟精度好于干旱年份，相对干旱年份，在湿润年份流域离散化水平对径流模拟结果影响较小。
2土地利用/覆被变化的水文效应研究
人类的土地利用是非点源污染的主要影响动因，土地利用/覆被变化能够改变流域蒸散发、下渗，土壤水文状况、地表径流以及地表覆盖的截留量，进而对流域的水量平衡产生重大影响，形成对流域的大面积非点源污染。因而，土地利用/覆被变化对非点源污染的影响越来越受到人们的重视。
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史晓亮[8]分析了SWAT模型在滦河流域的适用性，得出流域林地向草地和耕地的转变导致流域年均地表径流和总径流量分别增加了12.6%和5.1%，在流域主要受到林地变化的影响，三道河子以上集水区地表径流主要受到耕地变化的影响；陈军锋等[9]应用SWAT 模型, 定量地评估了土地覆被变化对径流、蒸发和洪
峰流量的影响.结果表明, 随着土地覆被状况由无植被到全是有林地覆被, 径流深减小、蒸发量增加, 在相同的洪水重现期, 流域全为有林地覆被的情景明显小于无植被的情景洪峰流量。金鑫[10]等通过研究SWAT模型在模拟期间不能逐年调用土地利用/覆被数据，可能会影响其在土地利用/覆被变化剧烈地区的应用，对SWAT模型进行了改进并开发出能够逐年调用土地利用/覆被数据的LU-SWAT 模型。结果发现该模型在黑河中游的模拟效果比SWAT模型模拟的效果更好。杨柳[11]等通过研究我国东南沿海小流域的LUCC水文效应，得出该效应导致洪水量更大，枯水量更小的径流变化趋势，河川径流的变化受各地类变化的组合叠加效应影响。秦耀民等[12]将SWAT模型应用于黑河流域，分析了其在黑河流域的适用性，在此基上通过对不同土地利用情景下非点源污染负荷的定量化分析，研究了土地利用－土地覆被变化对黑河流域非点源污染的影响过程。李宏亮[13]以大清河山区流域为研究对象，通过设定不同情景土地利用/覆被方式，运用SWAT 模型模拟分析了不同情景的变化对地表径流及蒸发量产生的影响，结果表明：当土地利用/覆被变化为所设定的优化模式时，径流系数明显下降；年径流变差系数变小，年际径流变化趋于稳定；涵养指数升高，河流枯季水量增加。蒸发量先是由于植被的作用提高了地面的供水能力而迅速增加，而后逐渐变得平稳。
3气候变化的水文效应
气候变化潜在的影响包括：水文过程的改变如降雨、蒸散发、土壤含水率、水温、径流量、洪水的发生频率，导致其他环境的该表如植物生长，沉积物和营养物进入水体，影响人类健康、农业生产和防洪能力、城市生活污水的供应、鱼及野生生物管理等。
夏智宏[14]应用汉江流域30年的数据，得出在不同气候变化情景下，汉江流域径流变化较实际蒸散发的变化明显，降水对地表径流、基流的影响大于气温，气温对实际蒸散发的影响大于降水的结果，为更好保护南水北调中线水源区的水资源提供科学依据；张利平[15]分析了特别排放情景下21世纪降水、气温、径流、蒸发的响应过程，预测了未来几十年南水北调中线工程水源区水文气象要素的变化，得出未来气候变化有利于南水北调中线工程的调水。冯夏清等[16]基于SWAT 模型，得出气候敏感区乌裕尔河流域的径流变化过程，得出产流量的大小对模型的效率有影响，气候变化对径流量影响较为显著，并预测了未来气候变化情景下
的流域径流量变化。于磊等[17]以流域径流量、腾发量和产水量为指标定量分析了气候变化对中尺度流域水循环的影响，得出气候变化对这三个指标均有显著影响，气温增加使得腾发凉增加，径流量和产水量随之降低结果，为变化环境下的流域水资源管理具有一定意义。张永勇等[18]研究了气候变化对流域水量水质的影响，推测淮河流域未来可能发生突发性水污染时间的频率和时间，得出流域水污染发
生率将有所上升，产流系数降低，气候变化对淮河中上游流域未来水量水质的影响适中。车赛等[19]利用SWAT模型以黄河源区为研究对象，建立了不同气候波动和土地覆盖变化情景，模拟和预测未来水资源的变化，并着重冰雪和冻土的水文过程调试。模拟结果显示SWAT模型能够较好地模拟黄河源区的水资源变化。张明旭等[20]应用SWAT 模型，对西溪流不同气温和降雨组合下的情景进行模拟，结果表明降雨量的变化是影响西溪径流量变化的主要因素。mysql是免费的吗
4非点源污染研究
由降水或融雪在地表或地下运动而形成的径流易引发非点源污染，随着径流的运动，污染物最终沉积在河流、湖泊及海洋中，其起源分散、随机性强、成因复杂、潜伏周期长且防治困难，是以在径流模拟中还需分析非点源污染运转和转移路径。SWAT 模型可以从水文循环的角度分析非点源污染的时空分布特征与规律，是进行非点源污染模拟的有效工具。
范丽丽等[21]以三峡库区大宁河流域为研究区域，应用SWAT模型进行了流域农业非点源污染负荷的模拟计算，分析了非点源污染空间分布特征，并提出了防治措施。魏冲等[22]分析了SWAT模型对不同景观格局变化的敏感性，得出SWAT模型不能反映除坡度和面颊变化之外的景观水平下各斑块之间因景观空间格局改变对流域产流、产沙以及非点源污染的影响。李家科[23]等以渭河华县断面以上流域为研究区，应用SWAT模型对该区域的径流、泥沙及氮污染负荷的产生于输出过程进行模拟计算，并进行
了分析。王晓燕[24]等利用SWAT模型对北京密云水库北部区域进行了流域非点源污染模拟研究，模拟了非点源污染负荷的时空变化，以及不同土地利用类型对非点源污染流失负荷的影响。陈岩[25]等基于SWAT模型构建了氮磷负荷模拟模型，分析了八里湖流域的时间和空间上氮磷污染物的变化情况。刘博等[26]在对昌平沙河水库流域上的SWAT模型模拟发现，总氮总磷流失量大多集中在汛期，且与降雨成正比例关系，氮污染负荷主要来自

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