（SWAT-3）SWAT土壤数据库的建立

一、提取所研究区域的soil栅格
数据来源于联合国粮农组织（FAO）和维也纳国际应用系统研究所（IIASA）所构建的世界和谐土壤数据库HWSD。
http://www.fao.org/nr/land/soils/harmonized-world-soil-database/en/
数据分辨率为1km，中国境内数据源为第二次全国土地调查南京土壤所提供的1：100万土壤数据，外蒙地区数据源为区域土壤及地形数据库（SOTWIS）比例尺为1：500万。
裁剪自己所需研究区域的dem。
二、对提取的土壤dem进行投影
在SWAT里输入的dem均需投影在同一平面坐标系内。
1、将soil图层加载到GIS里，在该图层的属性里将显示值改为唯一值。

2、将dem投影成平面坐标系
Data Management Tools →Projections And Transformations→ Raster →Project Raster

若在选择投影坐标系统无当前投影选项时，需要先定义一个坐标转换：
Projections And Transformations→ Define Projection→Raster →Project Raster
三、土壤重分类
1、将投影后的dem属性表导为.dbf文件：

用Excel打开导出的dbf文件如下图：

2、找到并打开HWSD 数据库：

3、找到数据库中的HWSD_DATA双击打开后如下图，其中MU_GLOBAL值与前面导出的soil属性表中VALUE值是对应的，导出此表备用。

（鼠标右键单击HWSD_DATA，导出，Excel）

导出后表格如下：

4、利用导出的属性表里的VALUE值去查找HSWD_DATA里MU_GLOBAL值。将相同值对应的HSWD_DATA里的数据全部摘录在同一张表里，如下：

根据HSWD_DATA里SU_SYM90值去查找对应的中文含义：

5、计算属性表里每一个VALUE对应的栅格数目占比，找出属于同一土壤分组中占比最大的值，并将该分组内的所有土壤记为此值，均采用占比最大的土壤所持有的的属性。
例：下表中雏形土（CAMBISOLS）所属分组中包含有30个不同的value值，且各代表栅格占比不同，其中11031的占比最大，所以将其余29个都归为11031代表的土壤类型中，所有属性均采用11031对应的属性。

6、采用此方法，对所有数据进行处理之后，在GIS里对投影后的soil数据进行重分类：ArcToolbox →Spatial Analyst Tools→ Reclass→ Reclassify

重分类后的dem如下图：

四、土壤数据库建立
因下载的数据与SWAT中生成的数据库的数据不一致，所以需要建立一个索引关系，让自带的数据库能够识别我们输入的数据。
1、找到新建的SWAT工程文件夹里的SWAT2012.mdb数据库，找到usersoil表，导出为Excel备用。

2、将已重分类好的各项数据粘贴到导出的usersoil表中，各项参数解释如下（以下HSWD表指已经重分类并摘录出相关参数信息的表）：
（1） OBJECTID、MUID、SEQN（不要超过4个字段）、S5ID 、CMPPCT无实际意义，可任意填写。
（2） SNAM:土壤的名称，可以填写土壤分组英文名称.
（3） NLAYERS ：土壤层数，根据土壤分层确定.
（4） HYDGRP:水文分组，根据最小渗透率确定 .
（5） SOL_ZMX ：土壤剖面最大根系深度，默认1000，也可以填HSWD里REF_DEPTH*10(单位换算，SWAT单位mm。HSWD单位cm).
（6） ANION_EXCL : 阴离子交换孔隙度（默认0.5）
（7） SOL_CRK : 土壤剖面潜在或最大裂隙体积（默认0.5）
（8） TEXTURE : 土壤层结构（可根据SPAW的结果确定）
下面是第一层土壤的数据，后面的数字代表第几层，HSWD里显示有几层，则需要填到后缀字母相同为止，1对应T,2对应S。
（9） SOL_Z1 : 表层到底层的深度，注意这里要看土壤分几层，一般如果前述SOL_ZMX是1000mm且土壤分为两层，那么第一层一般写300mm，第二层写1000mm
（10） SOL_BD1：土壤湿容重，采用HSWD表里的（T_REF_BULK_DENSITY)对应的值
（11） SOL_AWC1：土壤可利用水量（SPAW计算）
（12） SOL_K1：饱和水力传导系数(SPAW计算）
（13） SOL_CBN1 ：有机碳含量，采用HSWD表里的(T_0C)
（14） CLAY1：粘土，采用HSWD表里的(T_CLAY)
（15） SILT1：粉土，采用HSWD表里的(T_SILT)
（16） SAND1 ：沙土，采用HSWD表里的(T_SAND)
（17） ROCK1 ：砾石，采用HSWD表里的(（T_GRAVEL))
（18） SOL_ALB1 ：地表反照率（默认0.01）
（19） USLE_K1： USLE方程中的可蚀性因子（计算）
（20） SOL_EC1：电导率，采用HSWD表里的（T_ECE)
注：（14）、（15）、（16）条需要进行粒径转换，三者之和应为100。
除需要通过计算的，可将HSWD表里的数据粘贴到导出的usersoil表中。

3、用SPAW软件计算TEXTURE、SOL_BD(可选)、SOL_AWC、SOL_K
首先打开SPAW对其进行如下设置：

设置完成后，将数据分别输入SPAW中进行计算（注意：每次输完数之后按回车键）：

注：（1）Salinity、Compaction对计算结果影响不大，可不用设置。
（2）有教程里也讲到SOL_AWC=Field Capacity(田间持水量)-Wilting Point(饱和导水率)，本次采用的是截图里的取值方式。
4、计算USLE_K（可蚀性因子）
利用Williams等在EPIC模型中发展起来的土壤可蚀性因子K值的估算方法，只需要土壤的有机碳和颗粒组成资料即可计算。公式如下：

5、水文分组HYDGRP计算
土壤水文学分组的定义在 SWAT 用户手册中对其分组标准进行了规定，主要依据 0-5 m 厚的表层土壤的饱和导水率大小，将土壤分成 A、 B、 C、 D 4 组，并作出了概念性的说明。 A 类为渗透性强、潜在径流量很低的一类土壤，主要是一些具有良好透水性能的砂土或砾石土，土壤在完全饱和的情况下仍然具有很高入渗速率和导水率；B 类为渗透性较强的土壤，主要是一些砂壤土，或者在土壤剖面的一定深度处存在一定的弱不透水层，当土壤在水分完全饱和时仍具有较高的入渗速率； C 类为中等透水性土壤，主要为壤土，或者虽为砂性土，但在土壤剖面的一定深度处存在一层不透水层，当土壤水分完全饱和时保持中等入渗速率； D 类为微弱透水性土壤，主要为粘土等。
根据Z土壤中含沙量（%）分别计算土壤各层的平均颗粒粒径Y，然后计算下渗率X，取其中最小的X作为最小下渗率，考虑两个公式：
Y=Z/10×0.03+0.002
X=(20*Y)^1.8
当沙粒含量为0时，Y取0.01mm，当沙粒含量为100%时，Y取0.3mm，粘土含量为100%时，Y取0.002mm。

计算示例：

至此 SWAT模型土壤物理属性数据库所需参数全部确定，如下：

将分组完成的usersoil表导入SWAT数据库中对应的usersoil表中。
6、新建.txt文档，建立与土地利用索引表类似的土壤索引表。

土壤数据库建立完成。

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