金婧靚 王飛兒

(浙江大學(xué),杭州,310029)

目前,非點(diǎn)源污染已經(jīng)成為多數(shù)地表水污染的主要原因,美國、丹麥、荷蘭等國家的水環(huán)境污染中,大部分源自于非點(diǎn)源污染。在我國的滇池、巢湖、太湖,以及黃河、淮河、漢江等流域,非點(diǎn)源污染已經(jīng)成為威脅生態(tài)環(huán)境的主要因素之一[1-2]。由于非點(diǎn)源污染具有隨機(jī)性強(qiáng)、成因復(fù)雜、潛伏周期長等特點(diǎn),監(jiān)測、控制和管理都存在一定難度。

非點(diǎn)源污染的發(fā)生往往與流域水文過程有不可分割的關(guān)系,結(jié)合水文過程模型,建立非點(diǎn)源污染模型,對各類非點(diǎn)源的形成、遷移轉(zhuǎn)化和產(chǎn)生負(fù)荷進(jìn)行時(shí)間和空間上的模擬,可為非點(diǎn)源污染控制和管理提供有效的技術(shù)手段。20世紀(jì)70年代以來,國際上已研究開發(fā)出了多個(gè)非點(diǎn)源污染模型,SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型即為其中一個(gè)分布式水文模型,它主要通過對流域范圍水文過程和非點(diǎn)源污染的模擬計(jì)算,預(yù)測和評價(jià)管理措施對水資源和水環(huán)境的影響[3-4]。在國外,SWAT模型已被用于解決各種不同條件下的水資源管理問題。當(dāng)前,國內(nèi)對SWAT模型的主要研究大多處于應(yīng)用階段,經(jīng)驗(yàn)仍顯不足。本研究就SWAT模型在國內(nèi)外應(yīng)用情況進(jìn)行論述,并探討對模型的改進(jìn),旨在為相關(guān)人員提供參考和借鑒,望有利于模型的進(jìn)一步應(yīng)用與發(fā)展。

1 SWAT模型簡介

SWAT模型是由美國農(nóng)業(yè)部(USDA)的農(nóng)業(yè)研究中心(ARS,Agricu ltural Research Service)開發(fā)的一個(gè)以日為步長的連續(xù)空間分布式水文模型,可以模擬大流域的徑流、泥沙和營養(yǎng)物等的輸移[5]。該模型有較強(qiáng)的物理基礎(chǔ),并集成到ArcGIS環(huán)境中,具有良好的用戶應(yīng)用界面與較強(qiáng)的空間數(shù)據(jù)管理、分析和表達(dá)的能力,在眾多的非點(diǎn)源模型中具有較強(qiáng)的應(yīng)用優(yōu)勢。

SWAT在20世紀(jì)90年代早期正式推出后,經(jīng)過不斷修改,增加了新的模塊、新的功能,連續(xù)推出了94.2版、96.2版、98.1版、99.2版以及SWAT2000、2003和2005版。2010年4月,SWAT的官方網(wǎng)站推出了模型的2009版本。

1.1 模型基本原理

作為一個(gè)半分布式的水文模型,SWAT首先將整個(gè)研究流域按一定的子流域面積閾值劃分為若干個(gè)子流域(subbasins)。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步按土地利用和土壤面積閾值劃分水文響應(yīng)單元(Hydrologic Response Unit,HRU),并采用概念性模型來估算HRU上的凈雨、計(jì)算產(chǎn)流量和泥沙、污染物質(zhì)產(chǎn)生量;然后進(jìn)行河道匯流演算,最后求得出口斷面流量、泥沙和污染負(fù)荷。

SWAT模型的模擬過程可以分為子流域模塊(產(chǎn)流和坡面匯流部分)和流路演算模塊(河道匯流部分)兩大部分。前者控制著每個(gè)子流域內(nèi)主河道的徑流、泥沙、營養(yǎng)物質(zhì)等的輸入量,后者決定徑流、泥沙等物質(zhì)從河網(wǎng)向流域出口的輸移運(yùn)動(dòng)及符合的演算匯總過程[6]。

1.2 模型的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

非點(diǎn)源污染受很多因素影響。作為一個(gè)大型的非點(diǎn)源污染模擬模型,SWAT模型的運(yùn)行需要大量的數(shù)據(jù)作支撐。在模型運(yùn)行前期,需按要求建立相應(yīng)的基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)庫,表1為SWAT模型所需的建立的數(shù)據(jù)庫內(nèi)容。

表1 SWAT模型數(shù)據(jù)庫包含資料

在SWAT模型數(shù)據(jù)庫的建立過程中,地形、降雨、土壤狀況和地表植被狀況等資料用于表征影響非點(diǎn)源污染的自然因子,而土地利用狀況和管理因素等則代表了研究區(qū)影響非點(diǎn)源污染的社會(huì)因子。這些因素在非點(diǎn)源污染產(chǎn)生和遷移過程中扮演了不同的角色,并對非點(diǎn)源污染負(fù)荷模擬結(jié)果均產(chǎn)生一定的影響。有研究發(fā)現(xiàn),在這些影響因素中,較為重要的是DEM的分辨率、流域內(nèi)降雨的不均勻性與亞流域的劃分等因素[7]。

1.3 模型的校準(zhǔn)與驗(yàn)證

當(dāng)模型的各類數(shù)據(jù)輸入并運(yùn)行成功后,為了使模型更符合研究區(qū)實(shí)際情況,需要對一些非物理參數(shù)和難以確定的物理參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,即通過實(shí)測數(shù)據(jù)對模型進(jìn)行校準(zhǔn)和驗(yàn)證。校準(zhǔn)和驗(yàn)證依次按照水文、泥沙和水質(zhì)的順序進(jìn)行,誤差有依次累積的趨勢。在參數(shù)校準(zhǔn)結(jié)束后,對模型計(jì)算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。

在校準(zhǔn)和驗(yàn)證的過程中,通常采用線性回歸法和Nash-Sutcliffe系數(shù)[8]考查模擬結(jié)果與實(shí)測值的接近程度,評估模型的適用性。

Nash-Suttcliffe系數(shù)Ens的計(jì)算公式為:

式中:Q0為實(shí)測值,Qp為模擬值,ˉQ為實(shí)測平均值,n為實(shí)測數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。當(dāng)Q0=Qp時(shí),Ens=1。Ens越接近于1,表明模型效率越高,適用性越好。若Ens為負(fù)值,表明模型模擬平均值比實(shí)測平均值的可信度低。

在市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定的階段，必然要進(jìn)行市場營銷。企業(yè)進(jìn)行市場營銷是進(jìn)行產(chǎn)品的推廣與銷售，為了讓消費(fèi)者能夠更好的、更深入地了解產(chǎn)品，從而產(chǎn)生購買欲望、實(shí)施進(jìn)行購買的行為，提高企業(yè)的銷售額。成功的市場營銷能夠有效增加企業(yè)的利潤，提高企業(yè)的競爭力。市場營銷并不是一種固定的模式，需要根據(jù)不同的市場經(jīng)濟(jì)環(huán)境、不同的產(chǎn)品進(jìn)行針對式的選擇。科學(xué)合理的營銷方式才能夠提高企業(yè)效益。而在市場營銷的活動(dòng)中，顧客滿意的營銷是其中重要的一個(gè)要素，只有實(shí)現(xiàn)了顧客滿意，才會(huì)留住顧客重復(fù)購買本品牌的產(chǎn)品，甚至?xí)鸬叫麄鞯淖饔?。反之，如果顧客不滿意，他不但不會(huì)進(jìn)行購買，還會(huì)進(jìn)行負(fù)面宣傳。因此，做好顧客滿意的營銷十分重要。

2 SWAT模型的應(yīng)用進(jìn)展

自開發(fā)以來,SWAT模型已經(jīng)在美洲、歐洲、亞洲及非洲等地取得了廣泛的應(yīng)用驗(yàn)證,并在實(shí)際應(yīng)用過程中得到了不斷的修改和完善。SWAT的應(yīng)用領(lǐng)域主要有營養(yǎng)物模擬、殺蟲劑模擬、土地利用與氣候變化的水文效應(yīng)、TMDL水質(zhì)分析等。下面就從以上幾個(gè)方面介紹SWAT模型在國內(nèi)外的研究進(jìn)展。

2.1 營養(yǎng)物模擬

Lam等[9]在位于德國北部的Kielstau流域用SWAT模擬了硝酸鹽的負(fù)荷,逐日觀測數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)和驗(yàn)證得到的在0.68～0.78,表明模型在德國北部地勢較低的流域應(yīng)用效果較好。研究得到,農(nóng)業(yè)面源是主要的硝酸鹽污染來源,在不同子流域,營養(yǎng)鹽負(fù)荷與農(nóng)田面積成正比,與森林面積成反比。Barlund等[10]運(yùn)用SWAT模型在Eurajoki流域測試了流域管理措施實(shí)行后的水質(zhì)情況,研究表明,模型能有效地評估水分和營養(yǎng)物質(zhì)的輸移,應(yīng)用良好。Bosch[11]在應(yīng)用SWAT模擬多湖流域營養(yǎng)物輸出的基礎(chǔ)上研究了水庫和湖泊對河流中營養(yǎng)物輸出量的影響,結(jié)果表明水庫大小和位置對流域營養(yǎng)物輸出量的影響十分顯著,當(dāng)所有的湖庫被除去后,總氮和總磷的負(fù)荷明顯上升,甚至可以達(dá)到原來的兩倍。

國內(nèi)也有許多學(xué)者在這方面進(jìn)行研究。Zheng等[12]在山西汾河灌溉區(qū)對SWAT進(jìn)行了應(yīng)用,研究區(qū)域兩個(gè)站點(diǎn)的模擬結(jié)果均基本符合要求,表明修正后的模型在研究區(qū)應(yīng)用效果良好。范麗麗等[13]以三峽庫區(qū)大寧河流域?yàn)檠芯繀^(qū)域,應(yīng)用SWAT模型進(jìn)行了流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染負(fù)荷的模擬計(jì)算,分析了大寧河流域非點(diǎn)源污染空間分布特征,并針對模型的空間分析結(jié)果提出了該區(qū)非點(diǎn)源污染的防治措施。王曉燕、秦福來等[14]用SWAT模型對北京密云水庫北部區(qū)域進(jìn)行了流域非點(diǎn)源污染模擬研究,在空間和時(shí)間上得到該區(qū)域的產(chǎn)流、產(chǎn)沙和營養(yǎng)物的輸出變化,并比較了不同土地利用方式的污染物流失負(fù)荷。

2.2 殺蟲劑模擬

殺蟲劑的過度使用導(dǎo)致其在地表水中濃度升高,甚至超出標(biāo)準(zhǔn),后果是對水生動(dòng)植物起負(fù)面作用。SWAT模型中的殺蟲劑模塊能對殺蟲劑輸移過程中的揮發(fā)、過濾、侵蝕沉積、徑流溶解和基流運(yùn)輸?shù)冗^程進(jìn)行模擬。

Luo等人[15-16]用SWAT對殺蟲劑模擬進(jìn)行了較多的研究,在美國加州的Orestimba Creek和San Joaquin River分別用SWAT模擬了有機(jī)磷酸酯殺蟲劑的轉(zhuǎn)化和輸移,并考查了針對殺蟲劑的最佳管理措施在提高地表水水質(zhì)方面的效果,為制定相關(guān)的決策方案提供了定量基礎(chǔ),推薦了例如濾土帶、草地泄水道、作物殘留物管理、尾水池等一系列降低殺蟲劑濃度的措施。Holvoet等[17]認(rèn)為相對于農(nóng)藥的延時(shí)污染,農(nóng)藥的直接損失是污染更重要的原因,本研究在對SWAT模型的改進(jìn)和參數(shù)率定后,對比利時(shí)中部的Nil河中殺蟲劑負(fù)荷進(jìn)行了模擬,并且評估了多種減少殺蟲劑的措施。

目前,國內(nèi)對SWAT模型在殺蟲劑及農(nóng)藥模擬領(lǐng)域的應(yīng)用還未見報(bào)道。

2.3 土地利用/覆被變化

土地利用變化反映了人類的活動(dòng),是非點(diǎn)源污染的主要影響因素,土地利用和覆被變化會(huì)改變流域蒸散發(fā)、下滲,土壤水文狀況、地表徑流以及地表植被的截留量,從而對流域的水量平衡產(chǎn)生影響,進(jìn)而引起非點(diǎn)源污染的變化。近年來,土地利用變化對非點(diǎn)源的影響一直是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一。

Wang等人[18]在美國德克薩斯州中北部的Cowhouse Creek流域用SWAT模型考查了土地利用和土壤類型對水文和泥沙負(fù)荷的影響,表明土地利用方式和土壤對流域的泥沙負(fù)荷會(huì)產(chǎn)生較大的影響,應(yīng)當(dāng)成為最佳管理措施制定的考慮因素。Ullrich等[19]對SWAT模型中涉及防止水土流失措施的系數(shù)進(jìn)行了敏感性分析,提高了模型參數(shù)化和驗(yàn)證的有效性。在此基礎(chǔ)上,考查了常規(guī)耕作法、水土保持耕作和免耕的管理措施以及不同作物條件下的污染情況。Bormann等人[20]考查了不同模型對土地利用方式改變的敏感性,研究表明土地利用方式的改變對土壤屬性產(chǎn)生影響,進(jìn)而影響水質(zhì),SWAT模型在不同的流域有相似的結(jié)果。

Huang等人[21]在長江流域的固城河對模型進(jìn)行了應(yīng)用,針對20世紀(jì)70年代中期土地利用方式的變化,分別對1951—1960年和1981—2000年兩個(gè)時(shí)間段進(jìn)行模擬,結(jié)果表明1981—2000年的總氮和總磷負(fù)荷遠(yuǎn)大于1951—1960年。Ouyang等[22]在黃河上游區(qū)域用模型研究了30 a間土地利用變化和地形對土壤侵蝕的影響,并建立了兩者與土壤侵蝕之間的定量關(guān)系,研究表明牧場面積的減少并沒有成為土壤侵蝕的重大危害,但裸地、水域和農(nóng)田的增加促進(jìn)了土壤的侵蝕,區(qū)域地形變化與土壤侵蝕間有很大的關(guān)系。秦耀民等人[23]應(yīng)用SWAT模型探討了黑河流域土地利用與非點(diǎn)源污染的關(guān)系,通過對不同土地利用情景下非點(diǎn)源污染負(fù)荷的定量化分析,研究了土地利用/土地覆被變化對黑河流域非點(diǎn)源污染的影響過程,結(jié)果表明,流域林地面積的增加會(huì)減少水土流失量和產(chǎn)沙量。

2.4 氣候變化

氣候的變化會(huì)導(dǎo)致降雨、蒸發(fā)、水溫、徑流量等水文過程的改變,并引起植物生長、沉積物和營養(yǎng)物的輸移等過程的變化,最終對人類的生產(chǎn)生活造成影響。氣候的變化對水文及水質(zhì)的影響已經(jīng)成為國內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)之一。

Darren等[24-25]在加州農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)頻繁的San Joaquin流域做了一系列的研究,校準(zhǔn)和驗(yàn)證后的模型Ens能達(dá)到0.94～0.95,研究了二氧化碳濃度、溫度和降雨對產(chǎn)沙量、水質(zhì)及殺蟲劑的影響。結(jié)果表明,降雨對徑流的影響最大,二氧化碳濃度的升高會(huì)導(dǎo)致水體中氮、磷以及殺蟲劑濃度的增大,單純溫度的升高會(huì)降低農(nóng)業(yè)徑流中的各組成。Park等人[26]在韓國的Chungju Dam流域研究了未來氣候變化對非點(diǎn)源污染負(fù)荷產(chǎn)生的影響,通過葉面積指數(shù)和溫度之間的關(guān)系得到未來氣候在不同情景條件下對徑流、懸浮物、總氮、總磷等指標(biāo)的影響。

Xu等人[27]應(yīng)用模型研究了氣候變化對黃河上游集水區(qū)的影響,先用CGCM 2、CCSR、CSIRO和HadCM 3這4種全球氣候模型預(yù)測了低排放情景,得到未來的氣溫和降雨的變化,作為SWAT的輸入?yún)?shù),進(jìn)而進(jìn)行了2020、2050、2080s 3個(gè)時(shí)期的水文分析。研究表明,溫度的升高將會(huì)導(dǎo)致年均河水流量減少,加劇黃河中下游地區(qū)的水資源短缺。Li等[28]在黃土高原用SWAT模型考查了土地利用方式和氣候兩者對徑流、泥沙和水質(zhì)的影響。研究表明,在1981—2000年,兩者的改變導(dǎo)致了徑流、土壤水分含量和蒸騰蒸發(fā)量的變化,氣候的影響甚于土地利用方式的影響。

2.5 最大日負(fù)荷總量水質(zhì)分析

最大日負(fù)荷總量(TMDL)計(jì)劃是美國環(huán)境保護(hù)局(EPA)保護(hù)流域水質(zhì)提出的一項(xiàng)重要管理措施,規(guī)劃根據(jù)河流的不同凈污能力確定主要河流的最大允許污染物排放量(包括點(diǎn)源和非點(diǎn)源),并據(jù)此制定相應(yīng)的污染控制措施。該項(xiàng)目也被其他一些國家效仿以有效控制河流水質(zhì)。由于SWAT模型適用性強(qiáng)、模擬效率高、結(jié)果合理等特點(diǎn),已被廣泛地應(yīng)用于主要河流的水文水質(zhì)模擬,作為該項(xiàng)目的輔助決策工具。

美國德克薩斯州的北博斯基河實(shí)行了TMDL計(jì)劃,Stewart等人[29-30]用SWAT模型進(jìn)行了不同情景模式下最佳管理措施的實(shí)施效果預(yù)測。Richards等人也將SWAT應(yīng)用于該流域,評價(jià)了該處的磷負(fù)荷削減50%的最佳管理措施,將模型有效地應(yīng)用于沃斯堡附近的瑪麗河,模擬歷史流量,并估算其泥沙、營養(yǎng)鹽負(fù)荷。Yang等人[31-32]在加拿大新布倫瑞克省北部的Black Brook流域運(yùn)用SWAT模型研究了導(dǎo)流梯田在防止水土流失方面的有效性,研究認(rèn)為導(dǎo)流梯田不僅能防止水土流失,而且在夏季暴雨季節(jié)還能起到防洪的作用,是最佳管理措施中既廉價(jià)又有效的一種。

我國還未制定TMDL的相關(guān)政策,但一些學(xué)者也就不同的情景模式及管理措施做了研究。張圣微等人[33]用SWAT模型對拉薩河流域進(jìn)行水文模擬,在此基礎(chǔ)上通過建立情景模擬,探討拉薩河流域氣候波動(dòng)和土地覆被變化對徑流產(chǎn)流量的影響。結(jié)果表明,氣候變化對年徑流量影響顯著,土地覆被變化相對于氣候變化對徑流量的年際影響較弱,但對徑流量的季節(jié)變化影響顯著。張明旭等[34]用SWAT與GIS相結(jié)合,在晉江建立了西溪流域水循環(huán)地理信息系統(tǒng)平臺(tái),對不同氣溫和降雨組合下的情景進(jìn)行模擬,表明降雨量變化是影響西溪徑流量變化的主要因素。

3 SWAT模型的改進(jìn)及趨勢

3.1 模型的改進(jìn)

水文模型通常具有一定的局限性,在國內(nèi)外的廣泛應(yīng)用過程中,SWAT模型也暴露了一些不足之處。為了識(shí)別模型的限制性、參數(shù)的不確定性和敏感性,國內(nèi)外專家也對此進(jìn)行了一系列研究。

Migliaccio等人[35]在美國的War Eagle Creek流域用SWAT模型和QUAL2E模型同時(shí)預(yù)測了營養(yǎng)鹽的濃度,并用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法對結(jié)果進(jìn)行了比較,兩種模型得到的結(jié)果無顯著性差異。研究也表明,內(nèi)河模塊的激活與否不能給SWAT模型的結(jié)果帶來顯著性差異。Mehmet[36]在葡萄牙的Pracana流域用SWAT模型和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型同時(shí)進(jìn)行了應(yīng)用并比較。結(jié)果表明,在流量預(yù)測中,人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能更準(zhǔn)確地預(yù)測流量峰值,而SWAT模型在流量均值的預(yù)測上效果更好。

Cibin[37]用全球敏感性分析(GSA)技術(shù)對SWAT模型的參數(shù)進(jìn)行了敏感性分析,得到隨著氣候條件的變化,流量對參數(shù)的敏感性也發(fā)生變化,對于特定流域,參數(shù)可識(shí)別性是主要的考慮因素。Zhang等人[38]應(yīng)用遺傳算法和貝葉斯模型平均法結(jié)合的方式來進(jìn)行SWAT模型的校準(zhǔn)和不確定性分析,研究通過在美國的利特爾里弗流域和中國的黃河流域的對比,證明了這種聯(lián)合算法能為SWAT的模擬和不確定性分析取得更好的結(jié)果。Yang等人在[39]中國的Chaohe流域?qū)LUE、ParaSol、SUFI-2、MCMC和IS 5種不確定性分析技術(shù)對SWAT模型進(jìn)行應(yīng)用并比較,分析了各自的優(yōu)缺點(diǎn),研究表明,基于貝葉斯理論的分析技術(shù)優(yōu)于其他。為了克服SWAT模型在模擬地下水時(shí)的不足,Kim[40]將MODFLOW中的單元結(jié)構(gòu)與水文響應(yīng)單元互換,從而彌補(bǔ)了半分布式水文模型在考慮分布式參數(shù)方面的缺陷,改進(jìn)的模型在模擬地下水的時(shí)空分布、蓄水層的蒸散及地下水位等方面都有明顯的提高。針對SWAT模型在應(yīng)用于人類活動(dòng)頻繁區(qū)域的不足之處,Sang等人[41]對模型的耕作模塊和水資源消耗模塊進(jìn)行了修正和改進(jìn),提高其在考慮人類活動(dòng)時(shí)的準(zhǔn)確性,在中國天津的應(yīng)用結(jié)果表明,模型的修正將Ens從0.62提高到0.89,效果顯著。

3.2 模型的發(fā)展趨勢

SWAT的廣泛應(yīng)用說明了它是一種可用于多種環(huán)境集成過程的多用途模型,能支持更有效的流域管理和政策決定。根據(jù)目前模型的使用情況,模型有以下幾個(gè)發(fā)展趨勢:在目前支持的水文過程基礎(chǔ)上,使模擬更精確地接近于自然過程;隨著科技的發(fā)展,將新的發(fā)現(xiàn)納入到模型的發(fā)展中;擴(kuò)展模型的功能模塊,擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域。

相對于國外,國內(nèi)對SWAT模型的研究時(shí)間較短,并主要側(cè)重于水文模擬方面,非點(diǎn)源污染研究也有涉及,但多以SWAT為手段,沒有針對研究區(qū)域特點(diǎn)對模型做出相應(yīng)的改進(jìn)。鑒于SWAT模型在國外水資源管理、水土流失等方面的成功應(yīng)用,可以加強(qiáng)相關(guān)研究,探討模型在我國不同區(qū)域的適用性,并根據(jù)研究區(qū)域的需要,對模型進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn),為我國的水資源管理、水土保持工作提供技術(shù)支持與決策依據(jù)。

4 結(jié)論與展望

SWAT模型所揭示的水文物理過程接近客觀世界,同時(shí),與GIS的有機(jī)結(jié)合,利用大量氣象和下墊面空間數(shù)據(jù)使其能合理、有效地模擬流域范圍內(nèi)非點(diǎn)源污染物的產(chǎn)生及輸移過程,定量計(jì)算污染負(fù)荷和輸出量等,為水環(huán)境非點(diǎn)源污染的監(jiān)測、控制和治理提供了科學(xué)依據(jù),成為非點(diǎn)源污染研究的重要技術(shù)手段。

然而,一些研究也暴露了模型的缺點(diǎn),特別是在模型預(yù)測的結(jié)果與逐日的實(shí)測數(shù)據(jù)做比較情況下。這就說明了模型反復(fù)檢驗(yàn)的重要性,包括模型的不確定性分析和模型的改進(jìn)。一些學(xué)者已經(jīng)就某些問題對模型的模塊進(jìn)行了改進(jìn)或者將SWAT模型與其他模型聯(lián)用,并在提高模擬準(zhǔn)確性方面取得了一定的效果。在未來的幾年里,這都將成為未來SWAT模型的發(fā)展方向之一。

[1] 樊娟,劉春光,石靜,等.非點(diǎn)源污染研究進(jìn)展及趨勢分析[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2008,27(4):1306-1311.

[2] Dowd B M,Press D,Huertos M L.Agricultural nonpoint source water pollution policy:The case of California's Central Coast[J].Agriculture,Ecosystems＆Environment,2008,128(3):151-161.[3] ArabiM,Govindaraju RS,Hantush MM.A probabilistic approach for analysis ofuncertainty in the evaluation ofwatershedmanagementpractices[J].Journal of Hydrology,2007,333(2/4):459-471.

[4] 郝芳華,楊勝天,程紅光,等.大尺度區(qū)域非點(diǎn)源污染負(fù)荷計(jì)算方法[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2006,26(3):375-383.

[5] Neitsch S L,Arnold JG,Kiniry JR.Soil and Water Assessment Tool Theoretical Documentation Version 2000[EB/OL].http://www.brc.tamus.edu/swat/2001.

[6] Gassman PW,ReyesM R,Green C H,et al.The soil and water assessment tool:Historical development,applications,and future research directions[J].Transactions of the ASABE,2007,50(4):1211-1250.

[7] 郝芳華,程紅光,楊勝天.非點(diǎn)源污染模型:理論方法與應(yīng)用[M].北京:中國環(huán)境科學(xué)出版社,2006.

[8] Nash JE,Sutcliffe JV.River flow forecasting through conceptual models part I:A discussion ofprinciples[J].Journal of Hydrology,1970,10(3):282-290.

[9] Lam Q D,Schmalz B,Fohrer N.Modelling point and diffusesource pollution of nitrate in a rural lowland catchment using the SWAT model[J].Agricultural Water Management,2010,97(2):317-325.

[10] Barlund I,Kirkkala T.Examining amodel and assessing its performance in describing nutrient and sediment transport dynam ics in a catchment in southwestern Finland[J].Boreal EnvironmentResearch,2008,13(3):195-207.

[11] Bosch N S.The influence of impoundments on riverine nutrient transport:An evaluation using the Soiland Water Assessment Tool[J].Journal of Hydrology,2008,355(1/4):131-147.

[12] Zheng J,Li G,Han Z,et al.Hydrological cycle simulation ofan irrigation district based on a SWATmodel[J].Mathematical and Computer Modelling,2010,51(11/12):1312-1318.

[13] 范麗麗,沈珍瑤,劉瑞民,等.基于SWAT模型的大寧河流域非點(diǎn)源污染空間特性研究[J].水土保持通報(bào),2008,28(4):133-137.

[14] 王曉燕,秦福來,歐洋,等.基于SWAT模型的流域非點(diǎn)源污染模擬:以密云水庫北部流域?yàn)槔齕J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2008,27(3):1098-1105.

[15] Zhang X,Liu X,Luo Y,et al.Evaluation of water quality in an agricultural watershed as affected by almond pest management practices[J].Water Research,2008,42(14):3685-3696.

[16] Luo Y,Zhang M.Management-oriented sensitivity analysis for pesticide transport in watershed-scale water qualitymodeling using SWAT[J].Environmental Pollution,2009,157(12):3370-3378.

[17] Holvoet K,van Griensven A,Gevaert V,et al.Modifications to the SWAT code formodelling direct pesticide losses[J].Environmental Modelling＆Software,2008,23(1):72-81.

[18] Wang X,Shang S,YangW,et al.Simulation of land use-soil interactive effects on water and sediment yields atwatershed scale[J].Ecological Engineering,2010,36(3):328-344.

[19] Ullrich A,Volk M.Application of the Soil and Water Assessment Tool(SWAT)to predict the impact of alternative management practices on water quality and quantity[J].Agricultural Water Mangement,2009,96(8):1207-1217.

[20] Bormann H,Breuer L,Grff T,et al.Analysing the effects of soil properties changesassociated with land use changes on the simulated water balance:A comparison of three hydrological catchment models for scenario analysis[J].Ecological Modelling,2007,209(1):29-40.

[21] Huang Z,Xue B,Pang Y.Simulation on stream flow and nutrient loadings in Gucheng Lake,Low YangtzeRiver Basin,based on SWAT model[J].Quaternary International,2009,208(1/2):109-115.

[22] OuyangW,Skidmore A K,Hao F,et al.Soil erosion dynam ics response to landscape pattern[J].Science of The Total Environment,2010,408(6):1358-1366.

[23] 秦耀民,胥彥玲,李懷恩.基于SWAT模型的黑河流域不同土地利用情景的非點(diǎn)源污染研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2009,29(2):440-448.

[24] Ficklin D L,Luo Y,Luedeling E,etal.Climate change sensitivity assessment of a highly agriculturalwatershed using SWAT[J].Journal ofHydrology,2009,374(1/2):16-29.

[25] Ficklin D L,Luo Y,Luedeling E,et al.Sensitivity ofagricultural runoff loads to rising levels of CO2and c limate change in the San Joaquin Valley watershed of California[J].Environmental Pollution,2010,158(1):223-234.

[26] Park M J,Park JY,Shin H J,et al.Projection of future c limate change impactson nonpointsource pollution loads for a forest dominant dam watershed by reflecting future vegetation canopy in a Soil and Water Assessment Toolmodel[J].Water Science and Technology,2010,61(8):1975-1986.

[27] Xu Z X,Zhao F F,Li JY.Response of streamflow to c limate change in the headwater catchment of the Yellow River basin[J].Quaternary International,2009,208(1/2):62-75.

[28] Li Z,LiuW,Zhang X,etal.Impactsof land use changeand climate variability on hydrology in an agricultural catchment on the Loess Plateau of China[J].Journal of Hydrology,2009,377(1/2):35-42.

[29] Richards C E,Munster C L,Vietor D M,et al.Assessment of a turfgrass sod bestmanagement practice on water quality in a suburban watershed[J].Journal of Environmental Management,2008,86(1):229-245.

[30] Stewart G R,Munster C L,Vietor D M,et al.Simulating water quality improvements in the Upper North Bosque River watershed due to phosphorusexport through turfgrass sod[J].Transactionsof the ASABE,2006,49(2):357-366.

[31] Yang Q,Zhao Z Y,Benoy G,et al.AWatershed-scale Assessment of Cost-EffectivenessofSediment Abatementwith Flow Diversion Terraces[J].Journal of Environmental Quality,2010,39(1):220-227.

[32] Yang Q,Meng F,Zhao Z,etal.Assessing the impacts of flow diversion terraces on stream water and sedimentyieldsata watershed levelusing SWATmodel[J].Agriculture,Ecosystems＆Environment,2009,132(1/2):23-31.

[33] 張圣微,雷玉平,姚琴,等.土地覆被和氣候變化對拉薩河流域徑流量的影響[J].水資源保護(hù),2010,26(2):39-44.

[34] 張明旭,趙海英.晉江西溪流域氣候變化的SWAT模型模擬[J].通化師范學(xué)院學(xué)報(bào),2009,30(4):92-94.

[35] Migliaccio K W,Chaubey I,Haggard B E.Evaluation of landscape and instream modeling to predictwatershed nutrientyields[J].Environmental Modelling＆Software,2007,22(7):987-999.

[36] Demirel M C,Venancio A,Kahya E.Flow forecast by SWAT model and ANN in Pracana basin,Portugal[J].Advances in Engineering Software,2009,40(7):467-473.

[37] Cibin R,Sudheer K P,Chaubey I.Sensitivity and identifiability of stream flow generation parameters of the SWAT model[J].Hydrologial Processes,2010,24(9):1133-1148.

[38] ZhangX,Srinivasan R,Bosch D.Calibration and uncertaintyanalysis of the SWATmodel usingGenetic Algorithmsand Bayesian Model Averaging[J].Journal of Hydrology,2009,374(3/4):307-317.

[39] Yang J,ReichertP,Abbaspour KC,etal.Comparinguncertainty analysis techniques for a SWAT application to the Chaohe Basin in China[J].Journal of Hydrology,2008,358(1/2):1-23.

[40] Kim NW,Chung IM,Won Y S,et al.Development and application of the integrated SWAT-MODFLOW model[J].Journal of Hydrology,2008,356(1/2):1-16.

[41] Sang X F,Zhou Z H,Wang H,et al.Development of Soil and Water Assessment Tool Model on Human Water Use and Application in the Area of High Human Activities,Tianjin,China[J].Journal of Irrigation and Drainage Engineering-ASCE,2010,136(1):23-30.