SWAT模型优缺点及其在黄土高原应用评价
SWAT—SoilandWaterAssessmentTool模型由美国农业部农业研究中心开发，主要形成于SWRRB,并吸取了CREAMS、GLEAMS、EPICROTO的主要特征。SWAT模型用来协助水资源管理,即预测和评估无测站流域内水、泥沙和农业化学品管理所产生的影响。它由8个部分组成：水文、气象、泥沙、土壤温度、作物生长、营养物和农业化学品。SWAT模型90年代初开发的,并很快在水资源和环境领域中得到广泛承认和普及，被认为是在农业和森林为主的流域具有连续模拟能力的最有前途的非点源模拟模型。
模型开发的目的是预测大尺度、无测站流域水、泥沙和农药管理的影响，在水资源管理、流域规划、气候变化的水文效应、以及非点源污染方面的研究是比较成功的。
SWAT模型优点：
①不需要率定(在无测站站点率定是不可能的)；②对大流域采用易获得的输入数据；③对大流域的计算效率高；④连续模拟,能够模拟长期管理措施变化对复杂流域的影响；⑤综合的水文模型,能够定量和定性的模拟大流域水文平衡项；⑥以ARCVIEW为界面,可利用RS、GISSWAT模型不足：
(1)植物生长模块是EPIC作物模型的简化，用一个单一的植物生长模型模拟所有类型的植被，对植物生长过程的模拟十分简化；(2)模型处理地下水的方式仍然是一维的、概念性的，没有考虑到不同子流域之间的地下水流动关系，将浅含水层与深含水层作为两个“水库”，作为灌溉的水源之一或接收来自土壤的渗漏补给，不能模拟地下水位的动态变化；(3)产流模拟结果对HRU及子流域划分敏感性不强，但产沙及水质模拟结果对此很敏感；(4)一般来说，较高精度的DEM、土壤以及土地利用数据，能够得到较高精度的模拟结果，但并不是输入数据精度越高，模拟结果精度越高(输入数据的精度与模拟结果的精度并不是成正比关系)；(5)无论是水量还是水质模拟结果，都对土地利用变化非常敏感；(6)降雨空间分布的处理不太理想；(7)模型的浅层地下水蒸发是以土壤为媒介，直接蒸发到大气中，没有考虑浅层地下水对土壤水的补给作用。
SWAT模型在黄土高原的应用：
⑴在水文模拟研究中，主要是借助于SWAT模型研究土地利用变化的水文效应。郝芳华等对黄土高原下游地区利用情景模拟分析土地利用变化对产流量和产沙量的影响，模拟结果表明：森林的存在增加径流量，减少产沙量；草地覆被减少产沙量；农业用地的增加将会增加产沙量；产流量的变化与降雨量的多少有关,平水年土地利用变化对产流量影响最小。
⑵借助SWAT模型分析土地利用方式与径流中化学物质的关系的研究。徐秋宁等在陕北和渭北地区的研究结果认为可以通过调整土地利用结构来改善养分的流失情况，但是模型的径流计算没有考虑降雨历时对土壤滞留量及CN值的影响，影响到模型的估算精度；另外前期降雨对土壤湿润状况的影响很复杂，需要深入研究。
⑶对输入参数对模拟结果的影响效应的研究。张雪松等研究了对黄河流域下游地区子流域划分对模拟结果的影响，研究表明子流域划分对产流影响较小，对产沙影响较大，且存在一个子流域划分水平，当超过此水平时子流域数量的变化对产流/产沙量几乎没有影响。任希岩等指出SWAT在黄土高原下游应用时要注意DEM的分辨率对产流产沙模拟结果的影响。DEM分辨率对子流域的面积或个数的提取影响不大，但对坡度值的提取影响较大，因此模拟流域产流产沙时应进行坡度订正。
以上是SWAT模型在黄土高原应用的3个主要方面，此外，模型应用时还需注意以下问题：1)模型备用的土地利用类型和土壤类型都是基于美国本土的研究，应用时难以找到对应的类型，在土地利用和土壤资料不完整的流域应用就比较困难，用户要建立自己的土壤属性数据库，同时转换土地利用的编码。此外我国现有的土壤数据属性达不到模型要求的精度。模型要求土壤坡面有10层，而我国土壤数据只做到5层(100cm左右ERHYM—Ⅱ和SPUR模型为基础,可估计植被、地表残留物、覆盖残留物、茬与叶面指数、活根及死根、活生物量和作物产量数据等。⑦地表径流模块：该模块主要计算地表径流过程的水力学机制,其中包括土壤糙率、残茬覆盖和活地被物对于流速、水流切应力以及径流挟沙力的影响。由于降雨和入渗量有差异,地表径流可以计算出来。WEPP模型中的入渗计算采用Chu于1978年提出的用于不稳定降雨的单层Green-Ampt方程。⑧侵蚀模块：侵蚀过程分为剥离、输移和沉积3个阶段,认为侵蚀分为细沟间和细沟侵蚀两种情况，细沟间侵蚀是在雨滴击溅和薄层水流作用下发生的；细沟侵蚀是由径流冲刷而引起的土壤剥离现象。模型使用处于稳定状态下的泥沙连续方程，该方程可计算坡向纵断面和流域泥沙冲刷及沉积的净值；模型把土壤的冲刷过程看作是雨强与流速的共同作用过程，把泥沙的输移过程看作是坡面与地表糙率共同作用的过程；模型以Yalin泥沙输移方程来估算沟道中的泥沙输移量,并根据径流中泥沙含量、径流输沙能力和泥沙的沉降速度来推算释流中泥沙的沉积量。
模型特点
与传统的侵蚀模型相比,WEPP模型:1)可模拟土壤侵蚀过程及流域的某些自然过程，如气候、入渗、植物蒸腾、土壤蒸发、土壤结构变化和泥沙沉积；2)可模拟非规则坡形的陡坡、土壤、耕作、作物及管理措施对侵蚀的影响等；3)可以模拟土壤侵蚀的时空变异规律，模型的外延性好，易于在其他区域应用；4)预测泥沙在坡地以及流域中的运移状态,能很好地反映侵蚀产沙的时空分布；5）根据用户不同需要，模型可生成不同种类和不同精度的输出结果（最基本的输出结果包括径流和侵蚀的主要信息，并且可输出每场降雨、月际降雨以及年际降雨的基础数据；坡面土壤流失量和平均泥沙沉积量,非本位结果包括泥沙输移量、受冲刷和被搬运泥沙颗粒的粒径分布以及特殊地段的泥沙沉积量）。
WEPP模型在黄土高原的应用评价
WEPP模型仍有一些土壤侵蚀机理问题尚需进一步研究,如在表土结皮与土壤侵蚀的关系等；模型不能应用于切沟和河道侵蚀,只能用于对农田临时性切沟草皮水路侵蚀的模拟。
模型在黄土高原应用时仍存在一些局限：1)对侵蚀过程的描述比较简单,只考虑细沟间侵蚀和细沟侵蚀，而没有涉及沟蚀及重力侵蚀,因而模型不能预报沟蚀量;反观黄土高原，地形比较复杂，沟蚀和重力侵蚀对侵蚀产沙有重要贡献；2)模型中子模型和参数较多,需要大量资料（至少6年）对模型参数进行修正和验证，但是黄土高原符合该条件的资料较少，因而适用性受到限制；3)黄土高原侵蚀环境复杂，运用的水土保持措施远较WEPP中涉及的水土保持措施较复杂得多，应用模型时需要将各种水土保持措施建立数据库，对参数进行调整。
因此,要将WEPP模型实际应用于黄土高原，根据模型对数据的要求，需要建立和完善相应的数据库文件，最好拥有9年以上的数据，并进行参数的修正、模型的调试。因此，如何根据我国土壤侵蚀特点,在WEPP模型的基础上，建立适用我国侵蚀环境的水蚀预报过程模型是我国土壤侵蚀研究迫切需要解决的问题。
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