SWAT模型运行结构及文件系统研究

论文摘要

SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型是一个流域尺度、基于物理基础的分布式水文模型,可以模拟流域内部的多种地理过程,如产水、产沙、养分和农药的迁移与转化,并预测不同的管理措施对流域过程的影响。SWAT有其特定的应用领域和尺度限制,在实际应用中需要采取多模型协作的方法;另一方面,很多应用需要将SWAT模型作为定量评价工具集成到特定的流域管理系统中,而由于SWAT模型空间运行单元采用多层次组织,模型运行需要的基础数据结构复杂,类型多样,集成应用涉及问题多、难度大。解决以上问题的较好方法就是多模型的协作和开发通用的模型集成方法,而面临的瓶颈问题就是模型集成中跨GIS系统平台的输入数据组织和处理的通用方法。本文就这些问题进行了探讨,主要研究成果如下:1.详细阐述了SWAT模型的运行结构组织形式,结合实例给出了控制模型运行的配置文件的写法。实现了不同地理条件下各种水文过程的模拟,包括陆相水文循环、河道演算、水库演算、点源输入等。验证结果表明,通过修改配置文件调用不同的功能模块的方法可以实现对SWAT模型运行过程的控制。2.在Visual Studio.NET2005环境下采用C#语言开发了一套用于定制SWAT模型运行文件的动态链接库程序。利用面向对象技术,把SWAT模型的写输入文件操作封装在具体的实现类中,最后生成了40多个不同功能的类。数据库的相关操作使用了ADO.NET技术,采用了异常处理机制和可重用的相关技术。利用编译生成的DLL文件,可以实现模型输入数据定制处理和组织。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• §1.1 论文研究背景及意义
• §1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 流域水文模型的发展及集成研究
• 1.2.2 SWAT模型的发展
• 1.2.3 SWAT模型集成研究
• §1.3 研究目标和内容
• 1.3.1 研究目标
• 1.3.2 研究内容
• 1.3.3 论文结构
• 第二章 SWAT模型输入数据组织结构分析
• §2.1 SWAT模型结构简介
• 2.1.1 SWAT模型的功能模块
• 2.1.2 SWAT模型的演算组件
• §2.2 SWAT模型空间单元划分
• 2.2.1 集总式流域水文模型的发展和缺陷
• 2.2.2 SWAT模型的空间离散化
• §2.3 SWAT模型的流域地理过程
• 2.3.1 陆相水文循环
• 2.3.2 河道水文循环
• §2.4 SWAT模型运行文件结构和组织
• 第三章 SWAT模型运行结构组织
• §3.1 SWAT模型配置文件
• §3.2 运行配置文件的书写和模型运行
• 3.2.1 基本模拟的配置文件结构
• 3.2.2 复杂、较大流域模拟的配置文件结构
• §3.3 SWAT模型运行结构分析
• 第四章 SWAT模型运行文件定制
• §4.1 SWAT模型集成分析
• 4.1.1 模型集成研究进展及存在的问题
• 4.1.2 SWAT模型集成应用分析
• §4.2.NET框架介绍
• 4.2.1 通用类型系统
• 4.2.2 元数据
• 4.2.3 公共语言规范
• 4.2.4 公共语言运行时
• 4.2.5.NET框架类库
• §4.3 系统可重用技术介绍
• 4.3.1 动态链接库技术
• 4.3.2 设计模式
• 4.3.3 面向接口的编程
• §4.4 基于.NET框架的SWAT模型运行文件定制
• 4.4.1 类结构设计
• 4.4.2 Data类的实现及功能
• 4.4.3 运行文件定制功能的实现
• 4.4.4 参数调整模块的设计
• §4.5 实例验证与讨论
• 第五章 结论与展望
• §5.1 研究成果与结论
• §5.2 研究中的不足与展望
• 参考文献
• 致谢