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《基于SWAT的灌区分布式水文模型-模型构建的原理与方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、水利学报2009年2月SHUILIXUEBAO第40卷第2期文章编号:055929350(2009)0220145208基于SWAT的灌区分布式水文模型———Ⅰ1模型构建的原理与方法1,21代俊峰,崔远来(11武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室,湖北武汉430072;21桂林工学院广西环境工程与保护评价重点实验室,广西桂林541004)摘要:针对中国南方丘陵水稻灌区水文特点,在对自然流域水文模型SWAT改进的基础上,构建了灌区分布式水文模型,改进了SWAT的灌溉水运动模块、稻田水分循环模块、稻田水量平衡各要素和产量
2、模拟的计算方法,改变了陆面水文过程的计算结构,增加了渠系渗漏模拟模块及其对地下水的补给作用、塘堰的灌溉模块等。以湖北省漳河灌区内的一个闭合小流域为例,对构建的灌区分布式水文模型进行校正和验证,模拟结果显示,该模型适合于水稻灌区水分循环的模拟。关键词:SWAT;分布式水文模型;灌区;稻田;水量平衡中图分类号:TV11文献标识码:A随着节水灌溉研究的不断深入,节水的尺度效应、节水潜力、节水型生态灌区等问题日益引起人们的关注。在这些问题的研究中,灌区的水量平衡及其转化的定量描述是关键。由于受人为活动特别是灌溉的影响较大,灌区水分
3、循环过程十分复杂。田间试验可以准确获取水量平衡关系,然而对于灌区等大尺度的水分循环,难以通过传统的试验方法进行研究,需要借助于模型化的方法。而目前的灌区水文模型研究多为集总式的水平衡模型,无法分析灌区内部自然因素的时空分布和水管理措施对灌区水文过程的影响,水文学研究的分布式水文模型没有充分考虑灌区的水文特点。因此,针对灌区水文特点构建灌区分布式水文模型显得十分重要。1灌区分布式水文模型的构建意义灌区水文要素的监测便于认识灌区内的水循环路径及平衡关系,分析灌溉水文效应。通过灌区内的闭合区域和集水区试验研究,监测不同尺度的水文
4、过程,可以定量分析水分循环特点,识别不同尺度水循环过程的主导因素,揭示灌溉水分生产率随尺度的变化规律。但是田间试验数据提供的是节水灌溉尺度效应的客观存在性,虽然利用试验数据可以分析尺度效应产生的原因,但难以定量地分析回归水重复利用对区域水分循环的影响,而且试验提供的只是特定观测尺度的结果,难以反映灌区内连续尺度间水分循环的转化关系。另外,在比田间大的尺度实施野外水平衡观测耗费巨大的人力、物力,在灌溉系统及灌区尺度则无法实施有效的全面观测。同时,由于田间试验控制条件的不可移植性和不可重复性,难以模拟改变情景下灌区水分循环的变
5、化。复杂灌区内的水量平衡对传统的研究方法来说是一个挑战,而分布式水文模型则是有效的研究手段。针对自然流域而开发的分布式水文模型没有充分考虑收稿日期:2007211229基金项目:国家自然科学基金项目(50579059);教育部博士点基金(20050486002);国家科技支撑计划子题(2006BAD11B08-3);广西环境工程与保护评价重点实验室研究基金(桂科能0701Z006)作者简介:代俊峰(1980-),男,河南襄城人,博士,主要从事节水及水文与水资源研究。E2mail:whudjf@163.com—145—灌区的
6、水文特点,难以准确地模拟灌区水分循环。为了更真实、更准确地模拟灌区的水分循环,本文以SWAT模型为平台,改进和增添了模型的部分功能模块,进一步完善了构建的灌区分布式水文模型在研究区域的应用。选用SWAT的原因是模型在自然流域得到了广泛地应用,并已成功地应用于灌区水分循环的模拟,而且模型是开放的,具有扩展性,用户可以根据需要而修改其源代码。2基于SWAT的灌区分布式水文模型的构建原理与方法[1]SWAT(SoilandWaterAssessmentTool)模型是一个具有物理基础的分布式水文模型。SWAT模型的介绍、结构、原
7、理参见文献[2]。尽管模型开发的最初目的,是为了长时间、连续地模拟和预测复杂流域在不同土壤类型、不同土地利用和管理条件下,管理措施对流域内水分和农业化学物质流失量的影响,[3]但模型已被国内外的学者成功地应用于灌区水分和养分循环等方面的研究。Khalil等应用SWAT模[4]型研究了3种不同种植模式下集水区的地下排水过程。Gosain等应用SWAT研究了流域内因渠道灌[5][6]溉而引起的地下水回归水量。焦锋等应用SWAT模型模拟了水田的水分循环。胡远安等曾对模型模拟水田蓄水的情况进行过修改。因此,SWAT模型可以用来进行
8、灌区水分循环的模拟研究。但是,为了提高模拟的精度,使其更好地模拟不同水管理措施情景下灌区水量平衡的变化规律,本文以湖北漳河灌区为例,针对中国南方丘陵水稻灌区特点,改进了SWAT模型的灌溉水运动模块、稻田水分循环模块、稻田水量平衡各要素和水稻产量的计算方法,改变了陆面水文过程的计算结构,增加了渠系渗漏模拟
