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在现有分布式水文模型中,由美国水土保持开发的SWAT(Soil and Water AssessmentTool)模型是一个在国内外被广泛应用的分布式水文模型。它具有模拟多种土地利用、土壤类型和农业管理方式下流域水量水质的强大功能,但是随着SWAT模型在国内外应用的开展,也反映出了模型存在的一些问题。现有SWAT模型河网及子流域提取功能薄弱,多依赖于成型的GIS桌面平台,降低了软件的独立性和可移植性。同时,针对平原区其河网提取效果较差,基于全自动化的河网和子流域提取并不符合实际的应用情况,此外,现有SWAT模型工具根据上述情况做了一定程度的改进但效果仍不是很理想。与此同时,现有的SWAT模型应用工具其参数的设置修改操作过程繁复,对于国内用户而言英文界面较难适应,不利于模型在国内的应用。因此,借助于计算机开发平台和开发语言,以具有强大空间数据处理能力的GIS开发组件技术为平台,研究SWAT模型输入参数的提取问题,开发基于SWAT核心运行程序的简化应用工具,对于SWAT模型的应用及后续改进是非常有意义也是非常必要的。
本研究基于ArcEngine组件式GIS开发平台,利用Visual C#开发语言并结合SWAT模型文件结构及数据组织模式,开发了针对SWAT模型的流域划分模块。实现了子流域划分,、水文响应单元划分、子流域及水文响应单元信息提取、气象数据设置等基本的功能。同时,本研究针对原有处理工具在平原区应用受限的问题,开发了能够进行子流域手动导入的功能模块,通过自动划分和手动导入相结合的方式获得合理、正确的子流域划分结果。
最后,本研究以重庆三峡库区小江流域的东河流域为工具应用的区域,采用上述开发好的参数提取工具对研究区域进行子流域划分和参数提取研究,最终将该研究区域分为22个子流域122个水文响应单元并生成了SWAT运行所需要的文件,同时,本研究将上述文件导入了SWAT模型的后处理平台-SWAT_CN,并对模型进行了参数的率定和调参等操作,模拟了东河流域的径流现状。此外,本研究还以北京市清河流域为例进行了平原区河网导入的初步研究,通过相关模块功能获得了清河流域较为合理的子流域及河网划分结果并提取了SWAT模型运行所需的相关参数。