SWAT水文模型建立及应用：SWAT模型运行设置

1 SWAT模型运行设置
- 1.1 水文响应单元（HRU，Hydrologic Response Unit）划分
- - 1.1.1 Land use/Soil/Slope定义及叠加
  - 1.2 HRU的定义
  - 1.3 气象数据的导入
- 1.4 添加水库信息
2 ArcSWAT模型运行
参考

本博客主要介绍SWAT模型运行设置相关操作，土地利用、土壤和气象数据等处理可参见前期博客。

运用ArcSWAT工具栏里HRU Analysis 菜单下的命令，描述流域的土地利用、土壤和坡度特征。通过这些工具，可加载土地利用和土壤层到当前工程，分析坡度特征，以及确定流域和各子流域的土地利用/土壤/坡度类型的组合和分布。数据集可以是ESRIGrid、shapefile或地理数据库要素类的格式。
输入土地利用和土壤数据集,并链接到SWAT数据库之后，用户确定HRU分布的标准。可为每个子流域创建一-类或多类土地利用/土壤/坡度组合(水文响应单元或HRUs)。

1 SWAT模型运行设置

1.1 水文响应单元（HRU，Hydrologic Response Unit）划分

水文响应单元（HRU，Hydrologic Response Unit） 是SWAT模型中很有特色的地方。SWAT模型在子流域的基础上，根据土地利用类型、土壤类型和坡度，将子流域内具有同一组合的不同区域划分为同一类HRU，并假定同一类HRU在子流域内具有相同的水文行为。模型计算时，对于拥有不同HRU的子流域，分别计算一类HRU的水文过程，然后在子流域出口将所有HRU的产出进行叠加，得到子流域的产出。HRU数量直接决定着模型运行的速度。
水文相应单元的划分工作关键步骤为：

Land use/Soil/Slope定义及覆盖
HRU定义
输入气象数据

1.1.1 Land use/Soil/Slope定义及叠加

通过Land Use/ Soils/ Slope Definition 工具，可加载流域和各个子流域的土地利用与土壤数据集，以及确定土地利用/土壤/坡度类型的组合和分布。该数据集可以是ESRI栅格，shapefile和地理数据库要素类的格式。矢量数据自动转化为栅格格式，空间分析需要此格式来计算土地利用和土壤数据集的共同区域。土地利用和土壤数据集的投影必须与用于流域划分的DEM投影一致。
而坡度特征基于流域划分的DEM提取。可参见另一博客-【ArcGIS】使用ArcGIS进行坡度分析。

提示：定义土地利用、土壤及坡度数据集和进行叠置操作时，必须在一个ArcSWAT中完成。如果在操作过程中关闭并重启ArcMap，软件将保存之前设置。完成叠置操作后，可以保存当前工程,然后退出ArcMap，再返回运行随后的HRU划分。

具体详细操作过程如下：
步骤1： 开始创建
选择HRU Analysis下拉菜单中Land Use/Soil/Slope Definition，打开如下界面：

步骤2： Land Use Data选项卡
点击按钮：选择要加载的土地利用的图层路径，如下图对话框所示：

土地利用的图层通过Load Land Use dataset from Disk，路径选择土地利用所在位置。
有提示如下：（必须为投影图层）
此外：土地利用与DEM路径格式要相同，覆盖率不能低于98%

在Choose Grid Field中，选择【VALUE】字段，点击【OK】，进一步添加查找表（LookUp Table）（即为土地利用索引文件的路径），如下：

添加查找表后，土地利用重分类完成，如下图所示：已将swat2012数据库内的土地利用类型的属性调用出来，与加载的土地利用图层中一定数字代码的土地利用类型匹配起来。

步骤3： Soil Data选项卡（与土地利用步骤类似）
点击按钮：选择要加载的土壤数据的图层路径，如下图对话框所示：

土地利用的图层通过Load Land Use dataset from Disk，路径选择土地利用所在位置。
有提示如下：（必须为投影图层）

在Choose Grid Field中，选择【VALUE】字段，点击【OK】，未重分类前的土壤类型如下：

点击【UserSoil】之后，进一步添加查找表（LookUp Table）（即为土壤类型索引文件的路径），如下：

步骤4： Slope选项卡

同样方法加载坡度信息，如果选择【Single Slope】，则假定坡度均一，但为了模拟更为精确，我们必须利用ARCGIS首先分析出研究区的坡度，再进行坡度定义，并选择【Multi Slope】进行模拟，最后点击【Reclassify】按钮。

三者成功设置后点击【Overlay】。

1.2 HRU的定义

进入HRU definition，目的是限制HRU不要生成过多，手动分割，将极小的响应单元取消。

为保证计算的准确性与速度，一个子流域内的响应单元一般为3-4个。在本实例中将三个设定值定为10%、15%、10%。意为低于10%、15%、10%的土地利用、土壤分布、坡度类型等将被拆分合并到其他类型中。设置完成后点击Creat HRUs按钮退出。

1.3 气象数据的导入

打开Write Input Tables下拉菜单中得Weather Data Definition对话框，如下图所示，天气发生器、降水、气温三者数据是必须要填的数据，其他相对湿度、太阳辐射、风速三类数据已经在提前构建好的天气发生器中设置了模拟功能，在数据不全时，可以不添加，直接调用天气发生器的模拟值。

选择天气发生器、降水与气温输入文件路径后，点击下拉菜单中得Write All，提示如下图所示，确定后开始计算。

1.4 添加水库信息

若在子流域划分过程中已设置水库位置，利用【Edit Swat input】菜单可以添加水库信息。

2 ArcSWAT模型运行

进入模型模拟过程，可按需求选择模拟的时间步长，预热期等参数，点击【Setup Swat Run】后点击【Run SWAT】，开始运行，模拟窗口如下所示。

注意：SWAT模型中设置预热期是为了消除模型初期参数默认值为0的现象。

运行后可对模拟结果进行保存，在Swat Simulation下拉菜单中选择SWAT Output，出现如下窗口，可定义本次模拟名称，点击 Save Simulation按钮。

参考

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