关中平原灌区SWAT模型基础数据库的构建

发布时间：2020-02-02 23:00

【摘要】：分布式水文模型为变化环境下灌区水循环演变的研究提供了有效手段,为了将SWAT模型运用于关中平原灌区水循环研究,以泾惠渠灌区为例,利用HWSD土壤数据、SPAW软件及统计分析法,构建了灌区土壤数据库;基于遥感数据获得了灌区2014年的土地利用情况,构建了土地利用数据库;充分考虑灌区水系、渠系分布(无排水沟)、人工侧支循环的逆汇流特性及输配水管理特点,利用ArcGIS自定义了SWAT的河网水系及子区,并通过pre-defined操作导入模型,将灌区划分为52个子区,分别设置了合理的土壤类型及土地利用类型的面积阈值,将研究区划分为279个HRUs,构建了灌区空间离散数据库。SWAT模型基础数据库的构建为灌区SWAT模型的构建及水循环演变规律的研究奠定了基础。
【图文】：

分布图,泾惠渠灌区,灌溉渠系,分布图

为水资源利用与保护，Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｌｅｉ９３０５２６＠１６３．ｃｏｍ通讯作者：魏晓妹（１９５７－），女，博士、教授，研究方向为水文水资源，Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｅｉｘｉａｏｍｅｉ５７＠ｔｏｍ．ｃｏｍ１研究区概况泾惠渠灌区地处陕西省关中平原，东西长７０ｋｍ，南北宽２０ｋｍ，有效灌溉面积为８．８×１０４ｈｍ２，是从泾河自流引水、典型渠井结合的大型灌区。灌区水系主要有清峪河、泾河（部分）、渭河（部分）及石川河（部分），但分布着错综复杂的灌排渠系，见图１，共有干渠５条，支渠２０条，斗渠５２７条，拥有机井１．３９万眼。灌区属于大陆性半干旱气候，多年平均降水量为５３８．９ｍｍ，且具有年内分布不均，年际变化大的特点，多年平均蒸发量为１２１２ｍｍ，年均气温为１３．４℃。泾惠渠图１泾惠渠灌区ＤＥＭ及灌溉渠系分布图Ｆｉｇ．１ＤＥＭａｎｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｃａｎａｌｓｙｓｔｅｍｆｏｒＪｉｎｇｈｕｉｑｕｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｃｔ灌区占全省２．５％的耕地面积，却生产出了全省粮食总产量的５．８％及全省商品粮总量的１０％，为陕西省社会经济的发展起到了重要的支撑作用。但受气候变化和人类活动的综合影响，灌区出现了一系列不可忽视的水资源问题［１］，因此深入认识变化环境下灌区水循环特征，揭示水资源形成及演变规律对关中灌区的可持续发展显得十分迫切。传统的研究方法，如田间试验法和宏观统计模型法等均有较大的局限性［２］。ＳＷＡＴ是分布式水文模型的典型代表，该模型的物理过程明确，对水循环影响因素的考虑较为全面，且包含灌溉、排水

分布图,泾惠渠灌区,土壤类型,分布图

ＵＳＤＡ简化的美国标准。ＨＷＳＤ数据中将土壤分为１～２层，，质地级别直接采用ＵＳＤＡ，粒径标准虽与ＵＳＤＡ稍有区别，但不影响数据使用，因此采用该数据时不用转换土壤粒径。２．２土壤类型分布图以ＡｒｃＧＩＳ为平台，首先加载ＨＷＳＤ中的中国土壤栅格图，转换投影坐标（本文所用资料的投影坐标统一为ＷＧＳ１９８４ＵＴＭＺｏｎｅ４９Ｎ）；以灌区边界为掩膜，提取灌区的土壤空间分布图；再以土壤名称字段为依据，对上一步所得结果进行重分类，得到灌区土壤类型分布图（图２）。由图２可知，泾惠渠灌区土壤共有３７种类型，主要以堆积人为土（ＡＴｃ）、肥熟人为土（ＡＴｆ）、龟裂冲击土（ＦＬｃ）及龟裂雏形土（ＣＭｃ）为主，分别占总面积的４１．２１％、２５．９２％、１１．１３％及５．６０％。图２泾惠渠灌区土壤类型分布图Ｆｉｇ．２ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌｔｙｐｅｓｆｏｒＪｉｎｇｈｕｉｑｕｉｒｒｉｇａｔｉｏｎｄｉｓｔｒｉｃｔ２．３土壤物理属性数据库ＳＷＡＴ需输入的土壤物理属性参数较多，按照各参数数据的来源将其划分为三类（表１）。对于第二类中的前四个参数，利用ＳＰＡＷ软件的ＳＷＣＴ模块（界面见图３）进行计算，需要输入的参数有ＣＬＡＹ、ＳＡＮＤ、ＧＲＡＶＥＬ、ＯｒｇａｎｉｃＭａｔｔｅｒ（有机物含量，取值ＳＯＬ＿ＣＢＮ／０．５８）、ＳＯＬ＿ＥＣ、Ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ（取值１．０）及ＭｏｉｓｔｕｒｅＣａｌｃｕｌａｔｏｒ（计算出的ＷｉｌｔｉｎｇＰｏｉｎｔ值），输出结果从界面的ＳｏｉｌＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ

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