水质分析法的三个层次 初识水环境，1

1、前言

我们从事水环境研究工作，经常需要对研究对象（河涌、湖泊、水库等）按照物理规律在时空范围内进行水量、水质的模拟。进行这种模拟研究的工具很多，SWAT是其中一个应用较广的模型。

2、SWAT模型简介

SWAT（Soil and Water Assessment Tool）是由美国农业部（USDA）的农业研究中心Jeff Arnold博士1994年开发。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。SWAT模型采用日为时间连续计算，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，广泛用于模拟地表水和地下水的水质和水量，预测土地使用，土地管理实践和气候变化对环境的影响，评估水土流失的预防和控制，面源污染控制和区域管理。

官方网站：https://swat.tamu.edu/

核心模型部分代码开源，源代码为Fortran

SWAT 模型核心源代码

3、SWAT可模拟的过程

• 天气发生器（可以通过历史天气统计数据来进行模拟阶段的天气随机生成，但非常不准确）
• 水文循环（包括地表和地下水）
• 氮磷和农药迁移转化
• 土壤侵蚀
• 植物生长（对水量和N,P的消耗，生物量积累）
• 河流水文水质过程（河流水文为稳态模型，只输出流量；水质为QUALE2模型）
• 水体（湿地，水塘，湖泊，水库：但是只是水平衡方程，非常简化）
• 管理措施（施肥，耕作方式，灌溉等）

SWAT 模拟效果图

4、典型应用

流域水平衡核算；河流氮磷点源非点源贡献；管理措施对流域水质水量的影响；用地类型改变对流域水质水量的影响等。

5. 输入数据分析

水文模拟：DEM, 用地类型，土壤；（三者为矢量数据，根据模拟区域的大小确定精度，DEM和用地类型推荐30~100m或更高精度）日天气数据（降雨，气温，相对湿度，太阳辐射量，风速）；流域实侧的日或月流量数据用于校准。

氮磷模拟：收集氮磷input的数据（施肥量，污水排放量等）

SWAT模型构建需要输入的数据项