ARCSWAT模型使用.doc

ARCSWAT模型使用
1. 模型介绍
SWAT（Soil and Water Assessment Tool）是由美国农业部（USDA）的农业研究中心（ARS，Agricultural Research Service）Jeff Amonld博士1994年开发的。模型开发的最初目的是为了预测在大流域复杂多变的土壤类型、土地利用方式和管理措施条件下，土地管理对水分、泥沙和化学物质的长期影响。它是一种基于GIS基础之上的分布式流域水文模型，近年来得到了快速的发展和应用，主要是利用遥感和地理信息系统提供的空间信息模拟多种不同的水文物理化学过程，如水量、水质以及杀虫剂的输移与转化过程。
SWAT模型综合了早期开发的SWRRB（the Simulator for Water Resources in Rural Basins）模型和ROTO（the Routing Outputs to Outlet）模型的特征，从1990s 问世以来，经历了SWAT94.2，96.2，98.1，99.2，2000等版本，模型在原理算法、结构、功能等方面都有很大的改进，现在使用的SWAT2005版本可以在Arcview、ArcGIS等常见的软件平台上运行，具有良好的用户界面，在ARCGIS上的SWAT模型为ARCSWAT。本文使用的是ArcGIS 9.2支持下的ArcSWAT 2.0.0。
ArcSWAT for SWAT2005
ArcSWAT 2.3.4 for ArcGIS 9.3 SP1
ArcSWAT 2.1.6 for ArcGIS 9.2 SP6
ArcSWAT 2.0.0 for ArcGIS 9.2
ArcSWAT 1.0.7 for ArcGIS 9.1

模型数据处理过程：
SWAT模型所需的数据有地形、土壤、土地利用、气象、水文、营养物质等，根据研究目的不同可以选择建立不同的数据库，模型本身带有Land Cover/Plant Growth Database、Urban Database数据库。除此之外，还需要结合研究区域的特点和研究目的，建立用户数据库，其中包括耕作数据库、杀虫剂数据库、营养物质数据库、土壤数据库。模型数据处理流程如图2所示：

模型数据处理流程
模型的应用：
模型的应用主要表现在8个方面：校准与敏感性分析，气候变化模拟，GIS平台描述，水文评价，结构和数据输入效果评价，与其他模型比较，多种模型分析的结合，污染评价。
2、模型安装：
2.1 系统需求
需要软件：
Microsoft Windows XP, or Windows 2000
Microsoft .Net Framework 2.0
ArcGIS-ArcView 9.2 with service pack 4 (Build 1420)
ArcGIS Spatial Analyst 9.2 extension
ArcGIS DotNet support (usually found in C:\Program Files\ArcGIS\DotNet\)
2.2安装ArcSWAT
下载ArcSWAT_Install_2.0.0_Release.zip（网站：http://swatmodel.tamu.edu/software/arcswat/）
在解压目录中双击 “setup.exe”，安装过程如以下图：

安装成功后，启动ARCGIS9.2，在Tools--->Extentions里勾选SWAT项目，如下图：

然后在view--->Toolbar---->选择ArcSWAT,把ARCSWAT操作界面显示出来，见下图：

至此安装成功。
3、模型操作（以Example中的数据为操作对象）
3.1 项目参数设置：
启动ARCMAP程序，在ARCSWAT界面上选择SWAT Project Setup--->new swat projection,创建一个新的项目，系统会提示是否要保存以前的数据，如果是新启的，可以选择“否”，见下图：

选择好工作目录后，按OK就好了，SWAT2005.mdb最好不要改。
3.2 流域划分：
需要数据：DEM高程数据，它是根据高度推导水流的方向，将集水区定义为河流、湖泊，进而划分子流域
选择watershed Delineation--->Automatic watershed Delineation,如下图：

1、 DEM Setup（高程设置）
上面界面中只有选择DEM文件是可以运行的，其它所有按钮为灰色，不可以运行。
点击DEM选择文件夹，选择从磁盘里选择，

并选择SWAT安装目录中的Example1目录中的DEM文件，目录见下图：

然后按Add按钮，DEM目录指定完成。结果如下图，可以发现可供操作的按钮多起来了。

点击DEM Projection setup按钮，对DEM数据参数进行设置，如下图：

将Z单位选择为米按OK按钮就好了。
注意：这里XY单位最好是米（如果不是米，请对数据进行坐标转换，转成投影坐标）
定义MASK（可选）——指定研究区域
加载DEM之后，就可以选择加载Mask，其主要作用是：准确地确定研究区域，减少处理DEM的数据量。如下图所示，共有三个选项：1.从硬盘加载；2.从图中选择；3.手动绘制。
加载河网Burn in a stream network（可选）
加载河网的好处在于，可以更好的生成与实际较符合的河网水系，尤其在河流下游的平坦区域。（江汉平原这项一要考虑）
注意：河网为线状要素
2、 Stream Definition(河网提取)

单击。Flow direction and accumulation完成之后，在Area右侧对话框中输入upstream drainage area，这个值越小，划分的河网就会详细。 点击图中的按钮，生成河网。

3、 子流域出口、入口、点源污染源定义：

注：流域内将要用来做径流、泥沙和水质校准的水文站点、水质站点，可以定义为OUTLET，以便更好地定位监测点的位置，以作校准、验证之用。
上图界面上有三个编辑按钮，手工定义完以后，用鼠标点右键，选择stop editing完成。