SWAT培训文档-数据库建立等

第一届BNU-SWAT&SWAT-CUP培训2011年10月14-17日第一部分sWAT模型的建模及应用框架下午1600-18:00第一讲培训框架介绍Karim教授/鱼京善教授上午8:30-11:30鱼京善教授第三讲DEM的利用鱼京善教授鱼京善教授鱼京善教授上机操作鱼京善教授孙文超博士下午13:30-17:00孙文超博士孙文超博士孙文超博士孙文超博士鱼京善教授上机操作孙文超博士李占杰老师第三部分BNU-SWAT的应用上午8:30-11:30鱼京善教授第十二讲BNU-SWAT模型率定鱼京善教授鱼京善教授第十四讲降水及气温变化响应模拟鱼京善教授第十五讲土地利用及作物变化模拟鱼京善教授第十六讲BNU-SWAT地下水埋深模拟鱼京善教授第十七讲WEC&WQS模型介绍鱼京善教授上机操作孙文超博士李占杰老师下午13:30-17:00晚上19:00-21:30第五部分SWAT-CUP的应用第一部分SWAT模型的建模及应用框架BNU-SWAT使用手册BNU-SWAT&SWAT-CUP培训教材1.新建BNU-SWAT工程使用BNU-SWATV1.0进行模型移植时，必须确认ArcSWAT工程是使用2.1(Beta)版2.TxtInOut文件的复制首先，删除BNU-SWAT新工程的【Bin/Scenarios/Default/TxtInOut】文件夹内的所有3.数据库文件的复制制到BNU-SWAT新工程【Bin/Scenarios/Default】文件夹中，改名为input.mdb,并覆盖原ArcSWAT工程用的SWAT2005.mdb文件复制到BNU-SWAT新工程的【Bin】文件夹4.确认工程路径双击新文件夹下的SWAT_CN.EXE文件启动BNU-SWAT工程，单击按钮进入路径设置菜单，确认工程路径是否指向新工程文件夹。确认之后，关闭BNU-SWAT工程。1BNU-SWAT&SWAT-CUP培训教材用户及画面设置用户及画面设置使用人&预五 北京师范大学水科学研究院数字流域实验室2BNU-SWAT&SWAT-CUP培训教材Format:FLogtoFiF:u⁵ers\ingshanlappdatal\lecal\ta(注意：格式转换时，文件夹名称中不能带有中文)(3)将调整好的TAB格式文件复制到BNU-SWAT新工程的TAB文件夹内，覆盖原有文件；启动BNU-SWAT工程，【流域分区】模块中，打开利用平移工具调整GIS画面北京师范大学水科学研究院数字流域实验室3 图6BNU-SWAT中画面位置的调整和保存(4)BNU-SWATGIS画面的右上角单击鼠标右键，打开GIS属性设置窗口，【CurrentTool】依次选为ZoomIn,ZoomOut及Pan等，单击【确定按钮】,移动画面到适当位置后，再次单击【保存】工具，关闭BNU-SWAT工程。颜色应用A) 图7BNU-SWAT中右上角GIS画面位置的调整4 BNU-SWAT&SWAT-CUP培训教材流域分区数据输入运行模型结果分析刻数率定数据库路径D:ABNUSWATTest贵阳SW目标数据库土境属性化肥使用条虫剂使用城镇用地属性拟系统设置系统数程库土值水设置温懂结构槽被名称农业用地代码AGRL植被分类暖季一年生消号1DLAl0eaunit/heaurit] 槽被名称农业用地代码AGRL植被分类暖季一年生消号1DLAl0eaunit/heaurit] FgPkgbiomsVPDfRBMJBEESlioethal05题附脱表5CS径流曲故费宁系数率)4BD23455565789756666604高日蒙6s5田差5高35得麦5高稻2g型运行正常。北京师范大学水科学研究院数字流域实验室51系统启动 12用户及画面设置 13流域分区 2 54.1系统数据库设置功能 5 84.3地下水设置功能 95数据输入模块 5.3排污口 5.4用水数据 5.5水库数据 6.1运行模型功能 6.2情景设置功能 7结果分析 7.1子流域按月 27.3河段按月 8参数率定模块 8.1待率定参数 8.3子流域、土地利用、土壤类型 268.4待率定参数的意义及取值范围 9.1降水气温模块 9.3农业管理模块 附录A不同计算结果的对比方法 附录B雨量站降水数据和统计年鉴降水数据的统一方法 40附录C气象数据的编辑和导入方法 SWAT-CN启动界面如图1-1所示，主要功能依次为流域分区、数据输入、北京市县级SWAT模型应用系统流域分区数据输入云行模结果分析系统设置模型启动后，点击主菜单上的笠按钮，可进行SWAT-CN模型的用户及界图2-1所示。用户及画面设置用户及画面设置透明效果不透明图2-1用户及画面透明度设置选中☑透明效果2控制显示选项控制显示选项3打开降水(气温)数据输出图片(B)通州区大兴区平谷区房山区密云县专题图(I)工具栏包含多个选项可以对地图进行自由的放大，缩小，移动，测量及保存。具有Mapinfo的图层显示功能，单击可以对图层进行添加，删除，显示，可选，可编辑等多种操作。区县名称区县界线区县界面r窗体界面右侧选项用于显示SWAT图层数据。包括3大选项：基本及专题图层选项，数据选择及时间选择。单击基本按钮，用户可以从下拉框中选择基本图层在窗体中进行显示。基本图层如图3-4。图3-5从下往上依次为土壤类型图，土地利用图，高程图和不显示图层。4单击专题选项，用户可以使用数据选择及时间选择选项对SWAT模拟结果一专题图的形式在窗体中显示出来。数据选项包括融雪，ET,潜在ET等8项。时间选项包括年选项和月选项两项。融雪土壤含水根系层渗漏坡面流地下径流径流量年2001年2002年2004年2005年2月3月4月5月6月7月时间选择=5图3-7专题图层样例4系统设置模块应北京市县应系统设置流域分区系统设置图4-1系统设置菜单界面6编编辑STAI数据库文件确定图4-2系统数据库设置界面本模块允许用户新建，保存，导入和导出气象站，并在导入的情况下对里面的具7数据库写入按钮数据库写入按钮植被类型数目：95植被类型数目：95IC四2345B967889696596994999200053949399B44亮箱5梯牧草陆尾草)693植被顽盖植被类型参数植被名称农业用地33.5455071212unts46是宁系数断率)ABD图4-3土地利用数据库设置界面完成最终的更新之后，退出本界面再重新加载，之后就可以看到新的气象站点已SVAT数据库的编辑-气象站点参鼓 经度度)纬度度)高程(m)数据年数月4月5月8月9月10月12月日均降水降水标准差降水协方差降水天数日均太阳辐射图4-4气象站点新建界面82)气象站的数据修改气象站TongZ导入导出经度度度)高程(而11月12月日均降水降水标准差降水协方差降水天数日均太阳辐射3)子流域关联功能9系统参数设置系统参数设置确定取消图4-6土壤参数设置4.3地下水设置功能这时可以看到在左边的文本框中出现了两个数字，均为1000这表示当前的参数取值为1000,单位为毫米(mm),修改“取值”文本框中的值，改为1001,点击赋值按钮，退出然后再打开就会发现，值已经被修改，若选择列表框中的“全部”选项，则表示对相关数据类型的全部执行操作，建议在模拟前就设定好该功能，尽量采用精细设置的方法逐一确定，其他参数的操作与之类似。取值范围：1005000mm子流域3参数修改区域上壤类型赋值退出图4-7地下水设置模块5数据输入模块数据输入模块是SWAT_CN为了方便用户进行操作而设计的数据输入接口，据、气温数据及用水资料。有关本章使用的数据结构CSV文件结构，请参照附录A中相关说明。水图5-1系统界面图数据。点击“查找”按钮，系统会弹出对话框，如图5-2所示，用户可以选择降温数据后面的“查找”按钮来导入气温数据，最终结果如图5-4所示。目目设置气象数据降水数据查找图5-2气象数据设置界面一当用户最终完成所有设置之后，点击“导入”按钮即可完成最终设置结果的开始1996-01-01结束：2005-12-31站点数：1小工具pOp>Cvstmp>Cvs按统计年鉴修改降水查找5.2入境水量5.3排污口5.4用水数据导出的数据格式与气象数据相同，均为CSV格式，相关说明参见附录A。万m3子流域2子流域3子流域4子流域5子流域7子流域8导入导出赋值退出10月11月12月图5-5用水数据模块数据的修改工作非常便捷，用户只需要单击要修改的数值，利用键盘上的件名就可以完成数据的导入导出工作。(注：所有设置完成之后需要重新运行模导入用水数据导入用水数据2004年用水数据.esvpep.csv我的电脑文件名Q厂以只读方式打开B)图5-6用水数据导入模块6运行模型模块输入之后，只有最终完成模型的运行才可以生成相应的结果，该模块包含两个功莫型应思莫型应思退系统设置6.1运行模型功能运行SWAT运行时间运行运行进度☑输出HRU运行进度图6-2运行模型设置界面据，调整模拟的时间(注意必须在降水范围内调整)当运行百分率从0%达到100%之后，点击生成数据库，将相关数据输出到保存情景功能：是指当模型运行完1次之后，点击按钮，系统将记忆相关参6.2情景设置功能图6-3情景功能设置界面情景设置功能可以将整个运行文件夹设置为当前文件夹，默认是Default文7结果分析京市京市模型应用系子流域按年图7-1结果分析界面图系统设置11月11月二子谦域ET按月计算结果开始2000年1月输出数据保存图片图7-2子流域按月计算结果段，点击“更新图表”,图表将更新，如图7-3所示为2002年8月至2005年5单位(mm单位(mm开始2002年8月结束2005年12月原新自0零四需器需mur写四需输出数据当前子流城☑显示降水添加数据保存图片围图7-4当前子流域下拉列表框01年开始2000年1月结束[2005年12月更新图表01年开始2000年1月结束[2005年12月更新图表0(读取数据☑显示降水=保存图片图表右上角下拉列表框为主要模拟水文要素(图7-6),可通过“添加数据”按钮添加到图表中，如图7-7所示。降融降融水渗渗地下水回归图7-6主要模拟水文要素图7-7添加土壤含水量和地表径流计算结果为便于比较，单击计算结果柱状图，图表以折线图显示，如图7-8所示。双05年谓05年谓0器器需器器器输出数据01年身11月降水(mm)01年身11月降水(mm)11月05年明更新图表0四票☑显示降0图7-8子流域计算结果折线图测数据,双击后返回计算结果表，如图7-9所示，以便观测和模拟数据进行对比。双击柱状图变为折线图，如图7-10所示。单位(mm)10月12月单位(mm)10月12月0四0图7-9模拟ET与遥感ET对比单位(mm)单位(mm)00r图7-10模拟ET与遥感ET对比(折线图)8保存类型T)ET-土壤水-地表径流.esvET-土壤水-地表径流取消保存(四)图7-11输出结果文本格式和图片格式保存文件)编辑@)格式@)查看V)帮助0022000年2月，33.268,73.25,4.2212000年4月,12.9,64.655,.0092000年6月,12.882,58.164,.2832000年8月,20.026,59.84,2.3652000年9月，21.366,50.267,1.1462000年10月，37.898,32.761,1.912文件便)编辑@)格式(Q)查看V帮助QH)32000年1谓，62.54,62.898,19.5562000年2月,33.268,73.25,4.22000年3月,29.952,77.001,4.12000年4月,12.9,64.655,.02000年5月,5.669,59.352000年6月,12.882,58.164,.2832000年7月,6.816,51.911,02000年8月,20.026,59.84,2.3652000年9月，21.366,50.267,1.1462000年10月，37.898,32.761,1.912图7-12读取、输出数据文本格式00年1日2000年1月开始]2000年1月结束2005年12月a譬年当前子流域☑显示降水要3输出数据营图7-14不变的纵坐标范围输出数据保存图片结束2005年F显示降水001年11月11月03年01年11月11月03年各河段流量计算结果添加数据读取数据F图7-16河段按月计算结果自各河段按年计算结果添加数据流出7.5HRU按月单击“HRU按月”按钮，弹出“水文响应单元按月计算结果”对话框，如图5-18所示，此对话框操作基本同7-1子流域按月。,才会输出所有需要注意的是，在运行SWAT过程中，选中,才会输出所有HRU相关的信息，默认情况下只输出第一个HRU的相关信息，因一个HRU一个HRU的相关模拟数据，选其它HRU,弹出_对话框。HSTAT_CMxHRU输出已被限制。定隆水(mm单位(mm)11月隆水(mm单位(mm)11月11月水文响应单元按月计算结果开始2000年1月P显示降水更新图表0输出数据添加数据保存图片生地利用子流域主00图7-18水文响应单元按月计算结果地下水补给地下水补给承压水储量地表径流图7-19水文响应单元模拟水文要素进行率定。点击“参数率定”,弹出参数率定对话框，如图8-1所示。参数率定参数率定图8-1参数率定8.1待率定参数根据经验，结合模拟区域的实际情况，对SWAT模型模率定参数选择率定参数选择基流回归常王壤水植被可和用量王壤饱和水力传导度量大叶冠指数图8-2率定参数选择当前值如图8-4所示，通过交叉选取得到不同HRU,在不同级(流域级、子流域参数率定参数率定控制地表径流取值范围：0-100当前值取值8.4.1径流曲线数(CN2)硬质裸地CN值较大，在80左右，松软耕地和草地CN值较低，在30-60图8-5CN值与降雨-径流关系将CN值调为原理的1.2倍，模拟后结果见图8-6,红色保存图片图8-6相同降水不同CN值径流值越小，就能从下层土壤补充更多的水分用于蒸发，蒸发会有所增加，如图8-7所示，绿色部分“第一次模拟ET”采用的ESCO为0.1。8.4.4植物摄取补偿系数(EPCO)植物摄取补偿系数(EPCO),控制植物的水分摄取，取值8.4.5土壤水植被可利用量(SOL_AWC)土壤水植被可利用量(SOL_AWC),是土壤水含量的指标性参数，取值范土壤各层的植被可利用量不同，不同HRU,不同土层采用不同的值，赋值全部参数率定控制土壤水含量取值范围：0-当前值p15,0.14,0.08,0图8-8土壤水植被可利用量赋值9情景分析模块型应用型应用降水气温图9-1系统菜单界面农业管理北京流域分区数据输入模拟系统设置降水数据[%百分率120气温数据度)年份变化值确定取消降水数据(2年份变化值全部取消图9-2降水气温模拟设置界面则表示当年降水变为原来的120%,若修改气温“变化值”文本框为0.1则表示支流域2支流域3支流域4支流域5支流域6支流域7支流域8支流域9支流域10支流域11n33363若在实际应用中需要对土地利用类型进行调整，如对子流域1进行调整，则 相关操作如图所示。(注：需要重新运行模型才可得到相关结果)文件名面积(Km2)高程[m]雨量站支流域163346支流域11n土地利用1调整类型类型面积比例调整类整比例调整比例图9-4地块调整示例图文件名面积(Km2)高程(m)支流域1支流域2支流域3支流域563支流域7支流域8支流域9支流域11去000080000.gub1.511739.921832结果调整调整后土地利用类型土地利用1土地利用2图9-5地块调整结果图农管理设置农管理设置循环周期C单击显示类型05/09玉米8单击显示类型是单击显示类型月日壤类型O无灌溉C河道水C土地利用全部单击显示类型是否残留3465图9-6农业调整示例图一数据列，然后手动敲入作物的名称，但这样做的后果往往是数据的不正确，造成无法与后台数据库匹配，因此，建议用户单击“播种”这两个字，然后就会弹出如上图所示的下拉列表框，在其中选择作物类型即可，系统会在数据表中自耕作类型参数图9-7耕作类型设置图肥料名称氤肥23456氨氮比例8细菌分配系数7)杀虫剂模块：本模块功能类似于上述的施肥模块儿，但无自动杀虫的功肥料类型数目：54有机氮比例00000写入数据库09附录A不同计算结果的对比方法0开头是不留空，以行为单位。2一行数据不垮行，无空行。4列内容如存在半角逗号(即，)则用半角引号(即"")将该字段值包5列内容如存在半角引号(即")则应替换成半角双引号("")转义。6文件读写时引号，逗号操作规则互逆。文件P)编辑Q)格式Q)查看V帮助Q0高程，26.82,21.94,20.11,20.42,25.60,23.16,17.67,17.06,19.50,24.99,18.592000-01-01,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0.000.0,000.0,2000-01-02,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.02000-01-03,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,2000-01-04,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.02000-01-05,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,2000-01-06,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.02000-01-07,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.02000-01-08,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,2000-01-09,000.0,000.0,000.0,000.8,000.0,000.0,000.0,000.0,000.02000-01-10,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,2000-01-11,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.02000-01-12,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,2000-01-13,000.0,009.0,000.0,000.8,000.0,000.0,000.0,000.0,090.02000-01-14,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,2000-01-15,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.02000-01-16,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.02000-01-17,000.0,000.0,000.0,000.8,090.0,000.0,000.0,000.0,000.0,2000-01-18,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.02000-01-19,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,2000-01-20,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.02000-01-21,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,2000-01-22,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.02000-01-23,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,2000-01-24,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.02000-01-25,000.0.000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0.2000-01-26,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.02000-01-27,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.02000-01-28,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,2000-01-29,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.02000-01-30,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,2000-01-31,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0.000.02000-02-01,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,2000-82-02,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.02000-02-03,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,2000-02-04,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.02000-02-05,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.01H2000-2可以在Excel中方便的对其进行编辑和存储，而不需要关心SWAT原来的数据结构。只需要遵守逗号隔开这一原则即可。2)关于情景对比的数据输出和使用由于系统没有提供在同一运行窗口中比较两种不同情景的功能，因此需要用户首先利用结果分析模块中的输出数据功能将数据输出，具体操作如下图所示。在本次示例中共显示了三组数据即：ET、潜在ET、和三组数据。点击“保存数据”输出之后，生成的CSV文件中依次包含了这当重新模拟情景之后需要将其中一个数据加入，但是表中有3列数据，系统依据CSV文件第一列的数字进行选择，如图4中所示，当前值为“2”也就是说要对第二列数据进行显示即“ET”数据将被加入对比结果当中。如图5所示，在新的运行情景中，点击“读取数据”按钮，将已输出的文件加入则系统自动默认加入“ET”数据进行对比。用户可以在Excel中手动修改相关数值，以选择对比的数据列。单位(mm)降水(mm)11月结束2005年12月单位(mm)降水(mm)11月结束2005年12月0输出数据读取数据☑显示降水0皿四器u器器图3数据对比显示窗口图4导出数据对话窗口回2000年2000年2000年6潜潜在土51.4944.337图5数据导出后显示方式图图6数据导入后结果图附录B雨量站降水数据和统计年鉴降水数据的统一方法年\月，1,2,3,4,5,6,7,8,9,12000,9.4,0,9.9,13.2,37.2,12.5,55.8,96.6,23.9,28.2,8.2001,11.4,1.5,,9.6,5.1,100.5,133.4,65.9,8.9,50.4,20.2,2002,,0,5.4,32.5,29.7,92.4,54.4,120.6,54.7,18.2,0,5.2003,8.7,0.6,31.9,33.9,20.7,43,41.4,64.3,92.7,71.6,35.3,2004,0,7.7,0.1,23.5,54.9,98.1,140.2,59.4,79.8,11.7,8.8,1.2005,0.9,9.4,0.6,18.8,56.7,144.4,58.1,184.7,18.9,0.6,0,新的日降水数据文件原日降水数据csv文件原月降水数据csv文件降水数据校正系数csv文件本系统中采用的输入数据主要是气温数据和降水数据，在SWAT的运行过程中，需要输入日单位的降水和气温数据这两个数据的正确输入与否，直接影响到模拟的结果。由于原有的SWAT模型中要求采用dbf格式输入相关数据，其格式难度大，操作复杂，易出错且不易发现，因此根据SWAT实际应用情况SWAT_CN采用新的数据读入方式，以方便用户快速准确地输入降水及气温相关数据。下面对两种数据的输入文件结构进行说明，二者结构类似，以降水数据为例。降水数据文件共包含三个部分：分别为文件信息部分，测站信息部分和数据信息部分。图1表结构概览(1)文件信息：文件信息是指该输入文件的基本信息包括：数据的起始时间和终止时间，测站的个数，信息来源及说明。数据的起止时间代表下面第三部分输入的时间序列长度，测站的个数则表示数据输入的列数，文件信息是指数据的提供单位，而说明是指对文件的必要说明。ABCDEF34经度20.42入一个数据即日降水量数据，但是对于一个气温00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000第三列输入测站个数，以阿拉伯字母输入，第ABCDEF使用说明第1行：第一列输入“经度”二字第2行：第一列输入“纬度”二字第3行：第一列输入“高程”二字。相关测站的数据是以北京当地坐标为单位进行换算的，其值以米为单位 (m)。依次输入完所有测站信息即可(第2个测站的信息在第3列，第3个测站的信息在第4列，以此类推),测站输入的数目要与第一部分文件234始就要输入实测的数据，从第5行开始每1行的第1列都要输入日期，日列输入第1个测站当日的数据，第3列输入第2个测站当日的数据，以此类推，从中我们可以看出每一行表示当日18个000000000000000第二个测站当日的数据00000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000图7第三部分输入说明2列开始，每隔1列为一个测站的数据，即一个测站包括两列数据，若有3个测站，则应该包括6列数据，每个测站的这两列数据中第1列是最高气的顺序顺次输入。A2纬度B3.6 2.7-4.42图8气象数据输入说明示意图在Excel中编辑好的数据，点击“另存为”选择存为“CSV(逗号分隔)”格式即可完成存储即可。4)SWAT_CN系统中气温数据及降水数据的编辑(记事本)在一般情况下使用Excel进行编辑即方便又可满足应用需要，但是CSV文件的另一个特点是应用的广泛性，因为它可以被记事本打开，所以即使计算机上没有安装Excel也可进行相关的编辑。高程，26.82,21.94,20.11,20.42,25.60,23.16,17.67,17.06,19.52000-01-03,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,02000-01-05,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,02000-01-08,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,02000-01-11,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,02000-01-13,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,000.0,0图9在记事本中打开降水数据的CSV文件从上图中可以看到其排列组织方式与Excel中打开的类似，没有了×系统设置气温数据。点击“查找”按钮，系统会弹出对话框，如图2所示，用户可13所示。查找选择降水数据文件选择降水数据文件查找范围(Importpep1.csv桌面网上部居打开@)为方便用户导入数据，系统提供了几个方便的小工具，包括PCP->CSV,tmp->CSV这两个按钮的功能是将SWAT运行时的降水数降水数据(参看附录B)。查找退出导入6)SWAT_CN系统中气温数据及降水数据空间位置显示为了方便用户校验雨量站和气温站的位置是否与实际位置相匹配，在打开系统的GIS模块，点击菜单中的“文件”选项，选择“打开降水(气温)数据”,弹出如下对话框。选择降水(气温)数据文件选择降水(气温)数据文件查找范围)打开@)如果用户先前编辑的数据有效，系统会自动根据CSV文件中第2、3、4行的数据显示相关测站的空间位置。图16显示结果附录D投影坐标的转换方法轴为极轴，所有通过地球南北极的平面，均称例如：北京位于北纬40度和东经116度的交点附近，昆明近似椭球体投影得到的，它对应于某个地理坐标系。投影坐标系由以下参数确定：投影方法(比如高斯一克吕格、Lambert投影、Mercator投影)要对其设置统一的坐标系统，对于雨量站、参数数值Standard_Parallel_1Standard_Parallel_20表2地理坐标系参数参数值0D_Krasovsky_1940Krasovsky_19403)地理坐标向投影坐标转换的方法(以Arcgis9.2为例)先设置图层组的投影信息，后将该图层组内的各图层输出为具有正确信息的数据。行政界面如果在ArcGIS9.2中载入一个没有投影坐标，只有北京当地地理坐标的数据，则ArcGIS9.2会提示，这个图像没有相关的投影信息，是否要继图层组的属性信息b▼(注：不是图层)2口X图2选择图层组属性“Properties”选项可弹出下图中的对话框：AnmotationGroups|ExtGeneral|DataFrame[CoordinaCurentcoordnatesystem:UnknownClearJransformations,..Nodiy,中Layers没有设置相图3投影信息对话框在这个对话框中，显示了该图层组的属性，选中标签“CoodinateSystem”可以看到该图层组的投影信息为“unknown”,需要设置相关信AmnotationGroups|ExtentRectaGeneral|DataPraneCoordinateUnknownJransformatiors..Nodfy.选择投影信息图4创建新的投影坐标点击“new”按钮，选择ProjectedCoordinateSystem会弹出如下对话框，可以进行具体的参数设置。IeyIeyProjectedCoordin输入名称选择投影Name!0.000000000000000000选择度量单位(默认即可)perunit:选择地理坐标Select..New.输入表2中的数据Unit-图5投影参数的设置在上面的对话框中，首先输入自己定义的投影坐标的名称，如，“swat_cn”,设置内容包括三个部分，分别为：Projection,LinearUnit,二个选项),然后在下面的参数输入部分中将表1的参数填入即可。LinearUnit:在本次应用中，采用系统的默认值即可。NorthAmerieaIndonesianNational.prttModfy...确定图8完成设定此时地图的显示形式已经跟随投影发生变化，需要将设置好的数据进行输出，产生另一份信息完全一样，但投影方式不同的数据。shapefile:F:5WAT_BJ|SWATBeij确定取消应用(6此处为图层的信息XBenovekAnalystToolsConvertSymlolozytoBap渡图10数据输出菜单选项氧0sforcaiEspotAlesussloriopploaitgougapothoafpohurodalasotmagoodyta2图11输出对话框图12新的图层投影信息NH3(x10)北京师范大学水科学研究院2009年7月1水量方面(河道自产流量、河段间取水量分配、沿河点源排污口废水、污水量)和水质方面(沿河点源与非点源污染负荷),空间上沿着河流纵向方向上的水量图1系统启动界面2河流定义模块图2河流设置模块该模块可以设置河流编号(注：编号作为计算标识符，应具有唯一性),河23系统设置模块设置河段编号及汇流关系设置河段编号及汇流关系444计算单元计算单元长度米图3系统设置模块3入口入口42679出口处(即河源处)向干流的出口处排序。遇到的支流依次寻找支流的河源，从河流4由于1号河(通惠河下段)及2号河(小中河)汇入3号河(北运河北段)。若河段B为0则表示仅有A汇入，如第7行表示只有6号河(凉水河西段)汇入7号河(凉水河中段);若A和B相等则表示，无河流汇入，仅为自身河段进行计4月7月3500调水水源名称隔榆河河流号名称北运河中段凉水河西段河段号图5入流设置模块5单击输入相关值即可，若设置年均值则双击年均值文本框系统即可自动将值平均至各月，若有详细资料也可对月均值进行单独设置。单击“保存”按钮即可完成数据设置。取水设置取水设置1月2月12月保存D回流号名称图6取水设置模块66点源设置河远号名称河段名称周3点源名称点进112月5图7点源设置07月9月非点源名称果图保存河段名称河段号河段长度回流号名称选择河段000000078结果分析模块0图9结果分析模块1)一级衰变动力学方程(i)流向下一个(i+1)计算单元前的浓度，即第i个计算单元的断尾浓度，第i+1个计算单元的段首浓度(第i+1个计算单元没有排污口的情况下)按照下面式(3-2)中，k——污染物综合自净系数(1/d);u——平均流速(km/d);82)混合方程Q.——累计流量(m³/s);P₁₄——排污口污染物负荷(t/a);3)混合方程J;=LQL+——污染物浓度(mg/L);Q₄——累计流量(m³/s);JA——支流污染物负荷(g/s)。n表示汇入该干流的支流终点计算单元位置，对于不同长度和单元长度的河9操作说明单一河段查看：若需要查看单个河段值的变化，在添加河段按钮的右侧的下拉框中选择相应河段即可，所选河段的流量、COD、及氨氮的变化情况即会显示在图中。(注：为使坐标轴显示范围尽量一致，氨氮的值在显示过程中是乘以10得到的，实际应用中在背后数据库中所存储值为真实值)用户可以通过“数据输出”按钮将其输出为可供Excel和记事本打开的CSV文件格式，同时也可以将当前图片进行输出以便直观显示结果。汇流关系查看：在实际模拟过程中，需要查看具有复杂汇流关系的全流域的模拟结果，在本模块中，若按照汇流河段的顺序添加相关河段，即可得到相关河段的水质变化图。如图9所示即可小中河进入北运河北段后其水质的变化。门门施加河北运河北段j50图10具有汇流关系的多河段结果显示监测数据的添加；若用户有河段某一具体位置的监测数据，则可以通过“读取数据”按钮进行添加，点击读取数据按钮导入相关的CSV文件，就可以在相应位置上添加河段监测点的信息，如下图所示：②图11数据读入窗口北运河北段北运河中段北运河下段流量CODNH3(x10)0距离(km)【北运河北段~北运河中段>北运河下段】北运河下段全年读取数据输出数据保存图片图12监测数据显示所采用的CSV格式，在示例数据中，有显示，第一个字段为监测点距离河段上游的距离，接下来所填写数据依次为COD氨氮的实际监测值，以CSV格式进行保存即可，数据输入应从第二行开始。北运河2004年水质数据C 1 1 1 2 42.4容量计算功能 52.5河段水质预测功能 7 9WaterSoftWECToolVers1WECToolVer1.0是为河段水环境容量(水体纳污能力)计算而设计的，包括河段数据浏览、排污口数据浏览、河段水环境容量计算、河段水质预测、水环境容量标准查询修改等功能，可满足河段污染物排放削减目标计算的需要。系统界面如图1所示。河段属性-梨园镇东、张家湾镇东、河段添加河段田除数据导出水质分析圣庙排口东方排口上店污水口氨氮降解系数起始断面终止断面99比运河地北运河比325mg/L氮颜现状浓度081/日COD容量氨氮容量立方米散氮氮总负荷578.19吨容量计水环境容量计算模块提供河段及其相关排污口的数据浏览的功能，使用者可以通过系统上方标有“前”“后”的图标，对记录进行移动，依次浏览各河段信息及每个河段所包含的排污口的基本信息，由于河段信息和排污口信息具有对应关系，因此二者的显示方式采用联动显示的方式，即每显示一个不同的河段，就显示所在河段排污口的信息。WaterSoftWECToolVers2排污口排污口数日CDD总负荷7406.34吨氨氮总负荷578.19吨添排污口起始断面终止断面图2河段基本信息浏览图3排污口数据浏览2.2数据编辑功能算过程中需要对已有信息进行修改，添加或删除，模块可以有效的帮助使用者完成上述图4数据操作相关按钮图河段长度设计流速COD降解系数氨氮降解系数3立方米渺米终止断面所属行政区潮白河图5数据填写方式WaterSoftWECToolVers32)应用数据添加3)取消数据添加4)河段数据删除5)河段数据修改2.2.2排污口数据操作添加排污口添加排污口1)数据添加2)删除WaterSoftWECToolVersion43)修改需要对排污口数据进行修改时，点击窗体下方“编辑数据”的按钮，用鼠标左键点击排污口记录所在行，然后点输入相关数据即可完成操作。4)数据导出功能利用该功能将计算结果导出为可供Excel(csv格式)或文本文件浏览程序打开的文件，只需要指定文件即可。导出之后的数据格式如图7所示。ABCBEFGMJK2 3C0201北运河北关间4北运河下端C0202北运河12VMd205C0300运湖减河北关分洪闸C0400港沟河许各庄6708通惠河温榆河新河闸9000801原水河马桥村西张家清闸小中河下端C0902故道间北关分洪闸VV 0.737G5中中坝河中坝河安里玉带河西门筛子庄北关闸于府间军屯间小屯 VVVVV0.3140.4060.036U00861MN0P0RSUY置0299.389 29.838梨园镇东、张7406.3451.984部县镇北西47.60.916潮县镇、永乐486.9202 025.543台湖镇南、马 200 221.294马驹桥镇南2.016潮县镇东部000.28永顺镇、梨园022图7导出数据的格式5WaterSoftWECToolVers水质标准水质标准1类IV类区氨氨图9环境容量计算标准设置模块环境容量图10规划水质目标的设定系统将自动调用相应的水质标准进行水环境容量计算。62.5河段水质预测功能图11河段水质预测功能污口污染排放统计和降解系数选择的合理性。WaterSoftWECToo73.附录计算模型及其参数的选择3.1水环境容量计算模型水环境容量(河段纳污能力)计算采用基于一维对流推移方程的段尾控制模型，假设集中点源的自净长M——纳污能力(kg/d);C₅——下段水质标准(mg/L);Q,——设计流量(m³/s);k——污染物综合自净系数(1/d);L——河流间距(km);u——平均流速(km/d)。3.2模型参数的设定根据所选定的模型，对两种重要水环境指标COD和NH₃-N做纳污能力计算，计算河流的纳污能力需要知(1)水质标准C₅、河流间距L的确定根据我国《地表水环境质量标准基本项目标准限值》(GB3838-2002),本计算中涉及的水质标准C数值如下表7-3所示。河流间距L由划分河段时根据统计资料获得。表1水质标准Cs、Co数值IV类水质标准Cs、Co(2)水质降解系数k确定污能力核定中推荐的降解系数值(如下表2)。WaterSoftWECToolVersi8表2一般河道水质降解系数参考值表水质降解系数参考值(1/d)优(相应水质为Ⅱ~Ⅲ类)中(相应水质为Ⅲ~IV类)劣(相应水质为V类或劣V类)(3)设计流量Q的确定(4)设计流速u确定WaterSoftWECToolVersi91)水质降解系数k确定2)设计流量Q的确定分段起止点自产流量北运河(2段)北关闸一榆林闸通惠河(1段)马桥村西一新河闸凉水河(3段)新河闸一张家湾闸张家湾闸一榆林庄房辛店一于府闸凤港减河(3段)于府闸一军屯闸萧太后河(1段)口子村一张家湾凉水河 3)设计流速u的确定分段起止点设计流量(m³/s)设计流速(m/s)北运河(2段)北关闸一榆林闸通惠河(1段)马桥村西一新河闸凉水河(3段)新河闸一张家湾闸张家湾闸一榆林庄，入北运河房辛店一于府闸凤港减河(3段)于府闸一军屯闸萧太后河(1段)口子村一张家湾，入凉水河 步骤使用数据使用软件子流域数据准备DEM、河流GIS图层ArcGIS/GoogleEarth土壤、土地数据准备土壤、土地利用属性数据Excel计算表/1stOpt/SPAW气象数据的准备气象数据SwatWeather水文响应单元的划分土壤、土地利用GIS图层ArcSWATArcSWAT初步运行ArcSWATArcSWAT到BNU-SWAT的移植MapInfo步骤使用数据使用软件BNU-SWAT的率定径流监测数据BNU-SWAT/SWAT-CUPBNU-SWAT结果分析BNU-SWATBNU-SWAT气候模拟BNU-SWATBNU-SWAT土地利用及作物变化模拟BNU-SWATBNU-SWAT地下水模拟BNU-SWAT事COD、氨氮浓度模拟WQS、WEC1BNU-SWAT&SWAT-CUP培训教材第二讲培训相关软件1.培训相关软件1)培训用计算机中的软件软件名称用途河流数字化土壤粒径转换计算Excel计算表生壤参数计算工具气象数据提取及气象发生器参数生成工具GIS数据shp到tab格式的转换水环境容量计算工具wQsV1.0SWAT模型的参数率定工具2)培训光盘中的软件及数据(1)GIS软件1BNU-SWAT&SWAT-CUP培训教材方正综艺简体BNU-SGDEM数据土地利用分布图水系图北京市通州区BNU-SWAT样例2.ArcSWATV2.1的安装进入ArcSWAT文件夹执行安装文件SWATInstall.msi,按提示完成安装。安装之前，系统必须装有ArcGIS9.2(SP4)。进入GoogleEarth文件夹执行安装文件，按提示完成安装。4.BNU-SWATV1.0的安装进入培训光盘的MapXTrial文件夹，双击文件SETUPEXE,单击【Next】按纽进入2BNU-SWAT&SWAT-CUP培训教材这一步将显示安装可选项，此处必须将所有选项全部安装，如下图所示，单击【Next】按钮继续；Selectthecomponentyouwanttoinstal,clearthe按默认选项，完成其余安装步骤。(2)字体的安装进入【控制面板】-【字体】菜单，安装培训光盘Font文件夹中的字体。(3)BNU-SWAT的安装进入培训光盘的BNU-SWAT文件夹，双击SETUPEXE文件，按照提示安装软件。安装BNU-SWAT时自动安装。安装BNU-SWAT时自动安装。5.SWAT-CUPV2.15(Beta)的安装进入培训光盘的SWAT-CUP文件夹，双击SwatCupSetup2.1.5.exe文件，按照提示安装北京师范大学水科学研究院数字流域实验室3BNU-SWAT&SWAT-CUP培训教材第三讲DEM数据的利用国际科学数据服务平台InternationalScient软软件/文档用户空间关于我们图1中科院国际数据服务平台1)SRTM数据的获取SRTM的数据组织方式为：每5度经纬度方格划分一个文件，共分为24行(-60至60度)和72列(-180至180度)。文件命名规则为srtm_XX_YY.zip,XX表示列数(01-72),圆BNU-SWAT&SWAT-CUP培训教材数据的空间范围。国际科学数据服务平台InternationalScientincDataServ网站首页数据目录数据检索数据服务共身成软件/文档用户空间关于我们提文后调图2SRTM数据查询界面在输入研究区域范围后点击右下角的提交按钮后即进入数据下载界面，如图3所示。选择屏幕右侧SRTMV4.1(tiff)文件进行下载。将下载的文件解压缩后即为ArcGIS9.2可打开的DEM数据。国际科学数据服务平台enno16m注料字运距InternationalScientincDataServicePl网站首页数需目录数需检索数据服务共享成果软件/文档用户空间关于我们神1◆刺I15口数字高程(0mg)坡度(mg)境向(mg)坡位0mg)图3SRTM数据下载界面北京师范大学水科学研究院数字流域实验室2BNU-SWAT&SWAT-CUP培训教材该数据集利用ASTERGDEM第一版本(V1)的数据进行加工得来，是全球空间分辨率为30米的数字高程数据产品。数据以1度经纬度网格为一个数据文件，采用UTM平面坐标系统进行存储。数据查询界面如图4所示，需要输入研究区域经纬度确定数据下载范围。点击筛选按钮后即获得数据文件。点击右侧操作按钮，选择数字高程数据下当研究区域的DEM数据存在于多个数据文件时(如图5),需要对多景DEM数据进图5拼接前的两景数据以下部分以拼接left_piece和right_piece两景DEM数据为例。在ArcMap中将两个文件打开。使用ArcToolbox中DataManagementTools中Raster工具的Mos1)InputRater:选择要拼接的数据，即left_piece和right_piece两个文件3)Raterdatasetnamewithextension:确定生成文件的名称4)Pixel_