浅层排水系统面源污染SWAT模拟及控制效能对比
(完整版)SWAT模型
SWAT SWRRB
考虑了气候、土壤 和管理措施等因素 的相互作用
GLEAMS
田间尺度非点源污染 模型
CREAMS
陕西科技大学
SWAT（Soil and Water Assessment Tool ）是DR Jeff为美国农业部 农业服务中心开发的流域尺度模型
在每一个网格单元或子流域上 应用传统的概念性模型来推求 降雨，再进行汇流演算，最后
陕西科技大学
流域非点源模型 SWAT
复旦大学
SWAT发展历程
SWAT94.2、SWAT96.2、SWAT98.l、 SWAT99.2、SWAT2000,SWAT2003
加入估计径流洪峰流速的SCS 径流曲线以及产沙MUSLE,与 河道演算模型相融合
和EPIC模型的作物生长模 块相结合，以d为时间步长
陕西科技大学
经营模块
农林地的管理
植物播种 时间，施 肥措施， 杀虫剂喷 洒措施， 作物收割 时间
水资源管理
流域内的 灌溉，排 水，蓄水， 生活用水， 工业用水 等
陕西科技大学
SWAT模型可以模拟流域内多种水文循环物理过程。由于流域 下垫面和气候的空间差异性，为了便于模拟，SWAI，模型按照 不同的土地利用方式和土壤类型将流域细分为若干个子流域。
采用其所整合的EPIC 模型进行模拟计算， 对N、P两种元素进行
独立模拟。
陕西科技大学
农药/杀虫剂组件
可模拟地表径流、渗 漏、土壤挥发、泥沙 携带等过程农药/杀虫 的迁移损耗情况。
农业管理组件
可模拟多年生长作物 的轮作以及每年三季 作物的种植情况，模 拟多种农业管理措施 的影响要求输入灌溉 、施肥和农药/杀虫剂
来计算泥沙负荷量，
基于GIS的SWAT模型在农业面源污染模拟中的应用的开题报告
基于GIS的SWAT模型在农业面源污染模拟中的应用的开题报告一、研究背景农业是人类生存和发展的基础，但随着人口的增加和经济的发展，农业生产活动也不断增加，导致农业面源污染日趋严重。
农业面源污染指农业活动所产生的污染物，如农药、化肥、畜禽粪便等通过地表径流或地下水逐渐汇入水体，造成水质污染进而威胁人类和生态环境安全。
因此，如何有效地模拟农业面源污染，引导农业生产健康发展已成为一个重要问题。
SWAT (Soil and Water Assessment Tool)模型是目前行之有效的农业面源污染模拟工具，普遍应用于农业面源污染的研究中。
SWAT模型通过模拟流域中各种农业活动的影响，可以预测流域中的水量、营养物质流量和土壤侵蚀等信息，分析农业面源污染的产生和传输过程。
在SWAT模型中，地理信息系统（GIS）起着至关重要的作用。
GIS 可以对农业面源污染影响因素进行空间分析和建模，得出流域内各有机面的空间分布和相关参数，并将结果输入SWAT模型中，以获取流域内农业面源污染信息，从而提高模型的准确性和可靠性。
二、研究目的及意义本论文旨在研究基于GIS的SWAT模型在农业面源污染模拟中的应用，具体研究内容包括：1. 分析农业活动对地表水和地下水的污染过程及其机理；2. 探讨GIS在农业面源污染数据处理、分析和模拟中的作用；3. 构建基于GIS的SWAT模型，开展农业面源污染模拟。
本研究通过GIS对流域内农业面源污染相关参数进行空间分析和建模，得出流域内不同地区农业面源污染的空间分布和传输特征，同时，结合SWAT模型对农业面源污染的产生和传输过程进行模拟，以期得出流域内不同地区农业面源污染的程度和分布情况，为流域管理和农业生产提供科学参考。
三、研究方法1. 数据获取：获取流域内相关数据，包括数字高程模型、土地利用数据、气象数据、土壤数据等；2. 数据处理：采用GIS软件对流域内农业面源污染相关参数进行空间分析和建模，以获取流域内不同地区农业面源污染的空间分布和传输特征；3. 模型构建：基于GIS的SWAT模型构建，采用已有的数据进行参数设置和模型校准，并进行模拟和预测；4. 结果分析：利用GIS软件对模拟结果进行可视化处理和空间分析，得出流域内不同地区农业面源污染的程度和分布情况，并与实际情况进行对比和分析。
SWAT模型及其应用研究
试验平台S WAT模型及其应用研究*于峰1史正涛1李滨勇2杨具瑞3彭海英1(1.云南师范大学旅游与地理科学学院,云南昆明650092;2.北京师范大学资源学院,北京100875;3.昆明理工大学电力工程学院,云南昆明650051)中图分类号:P334+.92文献标志码:B文章编号:1673-5366(2008)05-0001-04摘要:利用数学模型来模拟水文、泥沙、非点源污染过程是流域管理中对特定管理措施的效果进行评估的重要工具,也是研究环境变化条件下水资源管理的重要手段。
S WAT(So il andW ater A ssess ment T oo l)模型是一个集成了遥感(RS)、地理信息系统(G IS)和数字高程模型(D E M)技术的目前国际流行分布式水文模拟工具。
介绍了S W AT模型的发展历程、原理及特点,概述了S W AT模型目前在径流模拟、非点源污染模拟与控制、气候变化对水文响应的影响、模型参数敏感性分析方面的进展情况,并对S W AT模型今后的应用和改进方向作了初步探讨。
关键词:S WAT;水文模型;应用进展S WAT(So il and W ater A ssess m ent Tool)模型是一个具有很强物理机制的长时段的流域分布式水文模型中比较先进的一个。
可用来预测模拟大流域长时期内不同的土壤类型、植被覆盖、土地利用方式和管理耕作条件对产水、产沙、水土流失、营养物质运移、非点源污染的影响,甚至在缺乏资料的地区可利用模型的内部天气生成器自动填补缺失资料[1]。
迄今为止,S WAT模型的有效性已经得到了国内外许多研究项目和研究者的证明,模型已经广泛应用于大的区域性项目和许多不同尺度的研究项目中,研究内容涉及流域的水平衡、河流流量预测和非点源污染控制评价等诸多方面[2]。
美国环保署将S WAT模型作为其T MDL项目的首选模型,并将S WAT模型集成在其开发的BASI N S模型系统中[3]。
ARCSWAT模型使用
ARCSWAT模型使用ARCSWAT (Agricultural non-Point Source Pollution Watershed Assessment Tool) 模型是一种常用于评估农业非点源污染的水域评估工具。
本文将介绍ARCSWAT模型的基本原理、使用方法和应用领域。
ARCSWAT模型是美国农业部（USDA）和环境保护局（EPA）联合开发的一个用于模拟和评估农业非点源污染物运输和水质的决策支持系统。
该模型基于SWAT (Soil and Water Assessment Tool) 模型，增加了农业管理和非点源污染扩散的模块。
ARCSWAT模型能够模拟农场、小流域和水族区域的土壤侵蚀、氮磷迁移、农药利用和非点源污染物负荷等环境过程。
1.水文组件：模拟降雨、蒸腾、径流等水文过程。
2.水质组件：模拟污染物的产生、迁移和去除过程。
3.土壤侵蚀组件：模拟植被覆盖、土壤侵蚀和沉积过程。
4.作物生长组件：模拟作物的生长、需水、生物量和农药应用等过程。
5.辅助数据库：提供地理、土壤、土地利用和观测数据等输入。
使用ARCSWAT模型进行评估首先需要进行模型参数化。
模型参数的获取可以通过野外实测、文献数据和专家知识等渠道获得。
然后，需收集和整理相关的输入数据，如流域地理和气象数据、土壤特性、土地利用和作物管理参数等。
接下来，使用ArcGIS等地理信息系统软件进行数据预处理，将输入数据转换为模型能够接受的格式。
最后，设定模拟运行的时间段和相关参数，运行模型获得模拟结果。
ARCSWAT模型的应用领域主要包括农业非点源污染控制和水资源管理。
通过模拟土壤侵蚀和水质的输运过程，可以评估不同农业管理措施对农田和水资源的影响。
模型可以用于研究减少农业面源污染的最佳管理实践，制定农田管理政策，提高农业生产的可持续性。
此外，ARCSWAT模型还可以用于评估气候变化对水资源和非点源污染的影响，指导水资源管理和环境规划。
SWAT模型对农业面源污染模拟的适用性分析
32水土保持应用技术2020年第4期监测技术SWAT模型对农业面源污染模拟的适用性分析张静(辽宁省朝阳水文局，辽宁朝阳122000)中图分类号：S157.1文献标志码:A doi：10.3969/j.issn.1673-5366.2020.04.12摘要：利用SWAT模型，对阜新地区的农业面源污染进行分析，结果表明：SWAT模型对阜新地区农业面源污染模拟具有一定的适用性，总氮和总磷的模拟误差均可控制在±30%以内，基本能满足区域面源污染模拟的精度要求，可作为区域农业面源污染治理规划的模拟平台。
关键词:SWAT模型；农业面源污染;适用性分析农业面源污染已成为区域水体污染的主要来源之一，对区域水环境影响程度较大。
为有效治理区域农业面源污染,需要对其农业面源污染的来源与量级进行分析。
近些年来，区域农业面源污染的模拟逐步引起国内许多学者的关注和研究，研究表明，由于SWAT模型可充分考虑区域农业耕种方式、分布，被广泛应用于区域面源污染。
阜新地区作为辽宁省主要农作物区域，近年来,区域河道水质也受到农业面源污染不同程度的影响,为此本文结合SWAT模型,对阜新地区的农业面源污染进行分析,从而制定相对应的治理措施,重点探讨SWAT模型在阜新地区农业面源污染模拟的适用性,从而为阜新地区农业面源污染治理规划提供有效的模拟平台。
1SWAT模型水质模拟原理SWTA模型主要模拟的农业面源污染指标为溶解态和吸附态两种，主要模拟农业面源污染指标的迁移和转化过程。
当污染物进入河道后主要采用QUAI2E模型进行水质演算,得到监测断面的污染物总量，将计算断面污染物总量和监测断面测定的污染物总量进行对比，对模型的参数进行率定和验证。
SWAT模型在国内许多流域得到应用,其详细的计算原理可详见参考文献。
2模型应用2.1区域概况以阜新地区为主要研究区域，区域降水量主要集中在夏季，也是农业面源污染负荷的高峰期，区域主要的农作物为玉米、小麦，耕地面积占总土地利用面积的比例为31%。
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用1. 引言1.1 研究背景水资源是人类生存不可或缺的重要资源，由于人类活动的持续发展和水资源管理的不足，水环境污染日益严重，其中非点源污染是水环境污染的主要来源之一。
非点源污染是指来自于多个点，难以具体界定来源的污染物排放，其复杂性和难以预测性给水环境保护和管理带来了巨大的挑战。
为了有效地评估和管理水环境非点源污染，许多研究者使用了SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型。
SWAT模型是一个分布式的水文模型，可以模拟流域水循环过程，包括土地利用变化、降雨、蒸发、径流等。
SWAT模型在水环境非点源污染研究中具有重要的应用价值，可以帮助研究人员了解不同土地利用方式对水环境的影响以及提出相应的管理措施。
本文将对SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用进行深入探讨，通过案例分析，分析模型的优势与局限性，进一步展望未来研究方向，旨在为水环境保护和管理提供参考依据。
1.2 研究意义水环境是人类生存和发展的重要资源，然而由于工业化、城市化等活动的增加，水环境污染问题日趋严重。
非点源污染是水环境污染的主要来源之一，其治理难度大，成本高，效果难以评估。
对非点源污染的研究具有重要的现实意义。
通过深入研究SWAT模型在水环境非点源污染研究中的应用，可以为流域水资源管理决策提供科学依据，为改善水环境质量提供技术支持，为可持续水资源利用和环境保护作出贡献。
本文将重点探讨SWAT模型在水环境非点源污染研究中的应用，旨在提升对水环境问题的认识并促进水资源管理的发展。
2. 正文2.1 SWAT模型介绍SWAT模型，全称Soil and Water Assessment Tool，是一种用于水文模拟和流域管理的集成水文模型。
它由美国农业部自然资源保护局（USDA-NRCS）开发，旨在评估土壤侵蚀、非点源污染和水资源管理等问题。
SWAT模型基于流域尺度，结合了土地利用、气象、土壤和其他地理信息数据，模拟流域内水文过程的动态变化。
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用
SWAT模型是一种基于土地利用、水文、气象等多个关键变量，用于大流域水文和水质模拟的综合性模型。
SWAT模型在水环境非点源污染研究中，可通过对土地利用变化、降水减少、水生态系统状况等多个方面的分析，来预测非点源污染物的排放量、流入水体的水
质变化等情况，进而指导水环境保护和治理工作。
SWAT模型在研究农村非点源污染方面有广泛的应用。
农村生活污水、牛羊粪便等产生的氨氮、总磷等污染物会经过降解和流失，变成表面水体中的非点源污染排放物，而SWAT 模型可通过对不同景观的模拟和衡量，预测这些污染物的排放量和流动趋势，从而指导农
田污染物的管理和治理工作，提高水的质量。
此外，SWAT模型还在城市水环境保护中得到了应用。
城市道路上的雨水和污水混合流入污水处理厂后，可能会污染附近的水体，加剧水环境污染。
SWAT模型可通过对城市环境、地形、污染物来源等变量的分析，预测污染物在不同的城市环境下的传输规律和污染量，
为城市水环境的治理和管理提供支撑。
总的来说，SWAT模型的应用范围广泛，可在大流域和小流域研究中得到广泛的应用，对水环境保护和治理具有重要的意义。
未来，我们有必要加强研究，进一步完善SWAT模型，在实际研究和应用中不断发掘其潜力。
SWAT水文模型
SWAT水文模型介绍1概述SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型是美国农业部（USDA）农业研究局（ARS）开发的基于流域尺度的一个长时段的分布式流域水文模型。
它主要基于SWRRB模型，并吸取了CREAMS、GLEAMS、EPIC和ROTO的主要特征。
SWAT具有很强的物理基础，能够利用GIS和RS提供的空间数据信息模拟地表水和地下水的水量和水质，用来协助水资源管理，即预测和评估流域内水、泥沙和农业化学品管理所产生的影响。
该模型主要用于长期预测，对单一洪水事件的演算能力不强，模型主要由8个部分组成：水文、气象、泥沙、土壤温度、作物生长、营养物、农业管理和杀虫剂。
SWAT模型拥有参数自动率定模块，其采用的是等在1992年提出的SCE-UA算法。
模型采用模块化编程，由各水文计算模块实现各水文过程模拟功能，其源代码公开，方便用户对模型的改进和维护。
2模型原理SWAT模型在进行模拟时，首先根据DEM把流域划分为一定数目的子流域，子流域划分的大小可以根据定义形成河流所需要的最小集水区面积来调整，还可以通过增减子流域出口数量进行进一步调整。
然后在每一个子流域内再划分为水文响应单元HRU。
HRU 是同一个子流域内有着相同土地利用类型和土壤类型的区域。
每一个水文响应单元内的水平衡是基于降水、地表径流、蒸散发、壤中流、渗透、地下水回流和河道运移损失来计算的。
地表径流估算一般采用SCS径流曲线法。
渗透模块采用存储演算方法，并结合裂隙流模型来预测通过每一个土壤层的流量，一旦水渗透到根区底层以下则成为地下水或产生回流。
在土壤剖面中壤中流的计算与渗透同时进行。
每一层土壤中的壤中流采用动力蓄水水库来模拟。
河道中流量演算采用变动存储系数法或马斯金根演算法。
模型中提供了三种估算潜在蒸散发量的计算方法—Hargreaves、Priestley-Taylor和Penman-Monteith。
每一个子流域内侵蚀和泥沙量的估算采用改进的USLE方程，河道内泥沙演算采用改进的Bagnold泥沙运移方程。
基于SWMM的老城区河道面源污染控制
基于SWMM的老城区河道面源污染控制导言城市面源污染是指在降雨的条件下，雨水径流冲刷城市地面，携带大量污染物进入受纳水体引起的环境问题。
城市面源污染物种类复杂、毒性大，由城市面源污染引起的水环境问题已成为当前城市水环境综合治理中亟待解决的主要问题之一。
我国南北方城市污染存在很大的差异性，南方水乡之地，老城区内河道密布，河岸开发建设频繁，建筑密集，绿地和可渗透性地面较少，河道面源污染更为严重。
20世纪80年代，国外发达国家在大量实测数据的支持下，开发了著名的CRMAMS（Chemicals，Runoff and Erosion from Agricultural Management Systems），SWMM（Storm Water Management Model），SWAT（Soil and Water Assessment Tool）等模型用于城市面源污染机理与机制的研究，在这些研究的基础上，最佳管理措施（BMPs），可持续排水系统（SUDS）、低环境影响开发技术（LID）等城市面源污染控制措施得到广泛认可应用；90年代以来，计算机技术和3S技术的高速发展与应用加快了面源污染的模拟、预测分析，同时也提升了城市面源污染的定量化研究。
我国早期的城市面源污染研究集中于数据测量、概率统计分析、建立经验公式等方面。
近年来，随着面源污染问题关注度不断提高，涌现出大量的研究成果。
但目前对于城市面源污染尤其是城市中的老城区面源污染的相关研究缺乏系统性和创新性。
本文以位于某老城区的环城古运河及其周边地区为研究对象，结合现状土地利用，创新性将河岸缓冲区与LID设施布设统筹考虑，在不同缓冲区范围内，合理布置LID设施，利用SWMM模型进行模拟研究，进而分析不同重现期下面源污染控制效果，以期为老城区河道面源污染控制提供技术支持。
研究区SWMM模型构建1.研究区域概化古运河纵贯市中心老城核心区。
研究区以古运河为中心，总面积为7.8k㎡。
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用
SWAT模型及其在水环境非点源污染研究中的应用SWAT模型是目前被广泛使用的一种水文模型，它是一个基于分布式的流域模型，能够模拟流域内的水文循环、水质成分输送、生物生态过程等。
SWAT模型的开发目的是为了对农业管理和环境政策制定提供决策支持，其应用范围包括农田管理、水资源管理、景观生态模拟、环境影响评估以及气候变化影响研究等。
在水环境非点源污染研究方面，SWAT模型被广泛运用。
非点源污染指的是因人类活动而产生的水体污染，如农业、城市化和工业化等的废水、化肥、农药等排放所产生的污染。
由于非点源污染具有来源分散、难以监测和治理控制难等特点，采用SWAT模型对其进行研究具有很大的优势。
SWAT模型能够对流域内的水文过程进行模拟，包括降雨入渗、径流产生、河流水位、地下水位以及土壤含水量、磷、氮等水质指标。
这为研究非点源污染的时空分布提供了依据。
SWAT模型还能够模拟各类农业经营活动对水质的影响，包括农田径流、施肥、农药使用等，这些因素对水质影响产生了实质性的作用。
因此，SWAT模型能够为农业管理和环境保护政策提供决策支持和科学依据。
除了在农业环境中的应用，SWAT模型还被广泛用于城市化环境下的水环境非点源污染研究。
随着城市化进程的不断加快，城市生态系统的破坏和水质污染问题也日益严重。
采用SWAT模型对城市化环境进行研究，可以通过对城市排放污染物的建模来识别产生城市水源污染的最重要因素。
基于模拟结果，可以制定针对性的城市水源污染防治策略。
总之，SWAT模型在水环境非点源污染研究中的应用十分广泛。
通过模拟流域内水文、水质及生态系统等各种过程，SWAT模型能够提供对流域规划和管理的科学决策支持。
随着模型对城市化环境的适应性不断提高，SWAT模型在未来的研究中将有着更为广泛的应用前景。