SWAT模型应用及实例

SWAT模型应用及实例张思聪刘铭环清华大学水利水电工程系2SWAT模型的应用潘家口水库上游地区面源污染计算淮河典型流域竹竿河流域面源污染计算3SWAT启动4主界面5DEM设置6DEM7投影8生成河道9河道及出口10划分子流域11子流域12土地利用图设置13土地利用图14土壤类型图设置15土壤类型图16HRU（水文响应单元）17SWATView菜单18气象站和雨量站19模型数据库20数据库文件21其他设置22子流域参数输入23其他设置24运行界面25运行结果26SWAT模型的应用潘家口水库上游地区面源污染计算淮河典型流域竹竿河流域面源污染计算27潘家口水库上游面源污染计算SWAT模型的输入数据GIS数据：►地形图、河网图、土壤图、土地利用图等气象数据►降雨、气温、风速、相对湿度、太阳辐射等坐标系►投影：CustomAlbersEqual-AreaConic►椭球体：Krasovsky►中央经线：东经171.25度►参考纬度：北纬41.5度►标准纬线1：北纬41度纬线►标准纬线2：北纬42度纬线►北偏移：0度►东偏移：0度28流域DEM29子流域划分30土壤图31土地利用图32重分类后的土地利用图33气象站点分布34主要计算成果面源污染产出的空间分布特性对三个水平年（2000年、2010年和2020年）在不同降雨条件下（丰水年、平水年、枯水年和特枯年）的进入潘家口水库的水量、泥沙量以及非点源和点源共同造成的污染负荷量进行模拟计算，针对水量、泥沙、总氮、总磷、氨氮和BOD进行了模拟计算，得出不同时期进入潘家口水库的污染负荷量和负荷浓度。351998年研究内各子流域内产流量及各河段流量361998年各子流域产沙量及各河段的输沙量371998年各子流域ORG_N的产出量和河道输出量381998年各子流域NO3_N的产出量及各河段的输出量391998年各子流域可溶性磷的产出量和河道中输出的总磷40不同水平年入库流量水平年：2000年水平年：2010年水平年：2020年水文年不同时期进库流量比例不同时期进库流量比例不同时期进库流量比例丰水年全年3361.951.00003260.671.00003183.801.0000汛期6-9月2807.690.83512726.840.83632661.030.8358非汛期554.260.1649533.830.1637522.770.1642平水年全年2107.101.00002001.471.00001916.881.0000汛期6-9月1574.840.74741492.230.74561423.450.7426非汛期532.270.2526509.250.2544493.430.2574枯水年全年847.171.0000774.161.0000728.591.0000汛期6-9月659.750.7788599.320.7742557.170.7647非汛期187.420.2212174.840.2258171.420.2353特枯年全年551.801.0000551.671.0000549.751.0000汛期6-9月366.180.6636360.600.6537351.060.6386非汛期185.620.3364191.060.3463198.700.361441不同水平年潘家口水库逐月入库水量过程线不同水平年潘家口水库逐月入库流量0.00E+002.00E+024.00E+026.00E+028.00E+021.00E+031.20E+031.40E+031.60E+031.80E+032.00E+0314710147101471014710流量(10^6m^3)200020102020丰水年平水年枯水年特枯年42不同水平年潘家口水库逐月入库泥沙量过程线不同水平年逐月入库泥沙量0.00E+005.00E+061.00E+071.50E+072.00E+072.50E+071357911135791113579111357911泥沙量(T)200020102020丰水年平水年枯水年特枯年43不同水平年不同水文年的逐月总氮量过程线不同水平年逐月入库总氮量0.002000.004000.006000.008000.0010000.0012000.0014000.0016000.0018000.001357911135791113579111357911总氮量(T)200020102020丰水年平水年枯水年特枯年44不同水平年在不同的水文年逐月总磷量入库过程线不同水平年逐月入库总磷量0.00500.001000.001500.002000.002500.003000.003500.004000.004500.001357911135791113579111357911总磷(T)200020102020丰水年平水年枯水年特枯年45不同水平年在不同水文年的逐月氨氮量入库过程线不同水平年逐月入库氨氮量0.002000.004000.006000.008000.0010000.0012000.001357911135791113579111357911氨氮(T)200020102020丰水年平水年枯水年特枯年46不同水平年不同水文年的逐月BOD量入库过程线不同水平年逐月入库BOD量0.002000.004000.006000.008000.0010000.0012000.0014000.0016000.0014710147101471014710BOD(T)200020102020丰水年平水年枯水年特枯年47逐月入库浓度不同水文年潘家口水库出流总氮浓度（2000）0.00001.00002.00003.00004.00005.00006.00007.0000123456789101112浓度（mg/L）丰平枯特枯不同水文年潘家口水库出流总磷浓度（2000）0.00000.20000.40000.60000.80001.00001.20001.40001.60001.8000123456789101112浓度（mg/L）丰平枯特枯48逐日入库浓度不同水文年潘家口水库出流氨氮浓度（2000）0.00000.50001.00001.50002.00002.50003.00003.50004.00004.50005.0000123456789101112浓度（mg/L）丰平枯特枯不同水文年潘家口水库出流BOD浓度（2000）0.00001.00002.00003.00004.00005.00006.0000123456789101112浓度（mg/L）丰平枯特枯49SWAT模型的应用潘家口水库上游地区面源污染计算淮河典型流域竹竿河流域面源污染计算50竹竿河流域面源污染计算51数据预处理子流域划分：选取河道阈值面积为1500公顷，则由SWAT自动将竹竿河流域划分为34个子流域：52雨量站和气象站53水量和泥沙校核和验证结果1996参数校核地表径流(m3/s)基流(m3/s)总径流(m3/s)月径流NS系数月平均泥沙量(T)泥沙NS系数实测值33.708.3641.870.8833001.50.81模拟值33.259.3742.6231952.3相对误差(%)1.36-10.84-1.76-3.181998参数验证地表径流(m3/s)基流(m3/s)总径流(m3/s)月径流NS系数月平均泥沙量(T)泥沙NS系数实测值27.0510.6137.480.8726746.80.67模拟值25.5410.7836.3322908.0相对误差(%)5.91-1.633.18-14.3554逐月水量和年泥沙校核结果01002003004005006007008001-911-921-931-941-951-961-971-981-991-00Flow(106m3)obssim05101520253035404591929394959697989900Sediment(104T)obssim55逐日污染校核05010015020045678910111213Flow(m3/s)obssim01020304045678910111213TN(T)obssim0.00.51.01.52.02.53.045678910111213TP(T)obssim01020304045678910111213BOD(T)obssim56流域分区为了了解面源污染在空间分布特点，根据竹竿河流域的地貌不同特点，将该流域分为山区、丘陵区和平原区三个分区，如下图所示：平均高程（m）面积（km2）百分比平原100543.1232.5%丘陵200，≥100674.3740.3%山区≥200454.7427.2%57不同水平年三个分区污染负荷模数比较泥沙（T/km2）总氮（kg/km2）总磷（kg/km2）199619931999199619931999199619931999平原84.113.012.215275153262023630丘陵383.195.982.92806918778684180153山区215.495.561.8106254735433415892平均240.468.954.219166865164321279758不同水平年汛期和非汛期污染负荷量分配比较泥沙（103T）比例总氮（T）比例总磷（T）比例氨氮（T）比例BOD（T）比例1996总量383.41.003477.11.00393.31.001465.81.005732.61.00汛期333.30.872827.70.81330.70.841303.90.894332.20.76非汛期50.10.13649.40.1962.60.16162.00.111400.40.241993总量105.51.001367.11.00115.41.00415.51.001788.11.00汛期42.10.40584.90.4339.90.35206.40.50267.30.15非汛期63.50.60782.20.5775.50.65209.10.501520.70.851999总量76.51.00945.11.0073.71.00356.51.00789.41.00汛期53.50.70537.90.5745.80.62248.70.70354.70.45非汛期23.00.30407.20.4327.90.38107.90.30434.80.5559不同水平年竹竿铺站汛期和非汛期污染物浓度比较总氮（mg/L）总磷（mg/L）氨氮（mg/L）BOD（mg/L）1996平均1.410.100.381.29汛期2.280.190.802.28非汛期0.970.050.170.801993平均2.190.120.541.27汛期3.180.181.030.91非汛期1.690.090.291.461999平均2.490.120.740.64汛期3.620.191.200.88非汛期1.930.090.520.5260汇报结束，谢谢！