SWAPWOFOST模型输入参量和输出参量.docx
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SWAPWOFOST模型输入参量和输出参量
SWAP-WOFOST模型输入参量和输出参量
SWAP-WOFOST模型输入参量和输出参量见下表:
表1SWAP-WOFOST模型的输入参量
文件
项目
参量
模拟概况
模拟地点名称;模拟时间范围;输岀周期等
气象部分
气象站点经纬度;测风高度等
作物部分
调取作物文件名称、位置;作物名称;出苗和成熟日期等
主输入文件
土壤部分
土层剖分;各层土壤水力学参数(包括残余含水率、饱和含水率、饱
和水力传导度、形状参数等)等
热流部分
土壤表面温度波动的振幅、土壤表面年平均温度、土壤表面年平均温
度正弦波到达顶峰的时间、土壤温度波的阻尼深度等
田间管理
灌水时间;灌水方式;灌水量等
边界条件
从8种可供选取的下边界条件中选择合适的条件并输入对应的数据
气象文件
气象数据
每日的最高温度;最低温度;平均风速;平均相对湿度;辐射量;降
雨量等
直接输入的参量:
株高;
作物文件
作物数据
输入后需要率定的参量:
初始叶面积指数;积温;消光系数;光能利
用率;同化物转移效率;维持呼吸的消耗效率;最大扎根深度等
表2SWAP-WOFOST模型的输出参量
项目
水分运动部分
输岀内容
水量平衡各分量:
初始和最终的土壤储水量、总降雨量和灌溉量、截流量、地表径流
量、潜在蒸腾和实际蒸腾、潜在蒸发和实际蒸发、底部通量等
土壤剖面水分状况:
各层土壤含水率、压力水头、水流通量等
土壤温度部分
土壤剖面温度状况:
各层土壤温度
作物部分
作物叶面积指数、株高、根深、潜在生物量和实际生物量、潜在产量和实际产量
输入参量
主文件
模块
输入
AL
Environment(运行环
(1)
“PROJECT输入文件名称,批处理程序修改。
ON
境)
(2)
“pathwork输入工作路径,默认为当前路径:
置
(3)
“PATHATM设置气象文件路径。
(4)
“PATHCROP设置作物文件路径,后期可以将不同站点率定后的作物参数文件放至于同一个文件夹
不同分区编号不同,路径不同,可以加到耦合程序中。
(5)
“PATHDRAIN设置排水文件路径。
(6)
“SWSCRE选择模型输岀显示界面的内容(0为不显示、1为显示水量平衡、2为显示模拟天数)。
(7)
“SWERROR选择是否显示运行错误(0为不显示,1为显示)。
Simulationperiod(模
(1)
“TSTART模拟开始时间。
拟时段)
(2)
“TEND模拟结束时间。
[dd-mmm-yyyy](月:
Jan-Dec)耦合程序中每天都会修改一次。
Outputdates(输岀日
(1)
“SWYRVAR选择“*BALand*BLCfile*文件中输岀水分和盐分平衡的日期。
0则在每年固定时
期)
岀,
1指定每年输出水盐平衡的时间。
(2)
“SWMONTH选择输岀时间。
1则在每月月底输岀。
0则其他日期输岀。
(3)
“PERIOD设置固定输岀数据日期间隔在1-366范围内,设置为1则在每天输岀。
(4)
“SWRE”是否重置每年输岀的时间间隔。
(5)
“SWODAT选择是否在特定时间段输岀,0忽略,1在特定时间输岀,需要指岀输岀的日期,考虑
此部分输岀有实测值的日期,便于率定时对比。
Outputfiles(输岀文
(1)
“OUTFIL'输岀文件名称。
件)
(2)
“SWHEADtR是否在每个水量平衡阶段都输岀标题(0不输岀,1输岀)。
(3)选择输岀文件(Optionalfiles),1输岀,0不输岀:
“SWVAP水分、盐分、温度剖面。
“SWATE土壤温度剖面
“SWBLC年水量平衡
“SWBM”存在大孔隙流时输岀水通量。
“SWDRF”排水时输岀排水通量。
“SWSWB排水时输岀地表水库。
OROL
Generaldata(基础设
(1)“METFIL'输入不包括拓展名的气象文件名
置)
(2)是否使用参考作物蒸散量或者是基础数据。
ON气
“SWETR为1输入参考作物蒸散量,为0不输入参考作物蒸散量。
气象站纬度(LAT)[-60..60degrees,R,North=+]
高程(ALT)[-400..3000m,R]
风速测定高度(ALTW),默认10m[0..99m,R]。
(3)“SWMETDETAIL选择是否对蒸散量和降水量进行更详细数据(<1天)输入。
若为0,则不输入;
输入更详细的气象数据,“NMETDETAIL。
(4)“SWETSIN”根据正弦曲线分配每天的Tp和Ep,0不应用,1应用。
(5)“SWRAIN降水数据输入格式(0日降水量、1降水量和平均降水强度、2降水量和持续时间、3夕卜
中输入短时间雨强)
Croprotationscheme
作物岀苗时间CROPSTART
ON文
duringsimulation
收获时间CROPEND[dd-mmm-yyyy]
部分
period(模拟时段的
作物名称CROPNAME[dd-mmm-yyyy]
作物轮作制度)
作物文件名称CROPFIL
作物类型CROPTYPE:
简单作物1,复杂作物2,复杂草3
Fixedirrigation
(1)“SWIRFIX是否输入固定灌溉制度,0不输入,1输入。
applications(固定灌
(2)“SWIRGFIL选择灌溉信息输入方式,选择0则在.swp文件中输入,选择1则在外部文件中输入,
溉制度)
方指定文件名
(3)灌溉文件输入信息:
灌溉时间(IRDATE)[dd-mmm-yyyy]
灌溉量(IRDEPTH)[0.0..100.0cm,R]
灌溉水矿化度(IRCONC)[0.0..1000.0mg/cm3,R]
灌溉类型(IRTYPE,0代表喷灌,1代表地面灌溉)
Initialsoilmoisture
初始土壤含水量输入(SWINCO)
R
condition(初始土壤
1输入不同土层厚度(ZI)所对应的压力水头(H)。
[-10000..0cm,R]
含水量)
2输入初始地下水位(GWLI)[-10000..0cm,R]
3读取之前的SWAP模型输岀的最后压力水头,指岀输入文件名称(INIFIL)
Pondingrunoffand
(1)PONDMX产生径流的最大积水厚度[0..1000cm,R]
runon(积水和径流)
(2)“RSRO径流产生阻力系数
“RSROEXP经验公式中指数
(3)每个模拟单元是否有额外Runon。
Soilevaporation(土
(1)”SWCFB'S计算土壤蒸发是否使用土壤系数,0不采用;1采用,并输入土壤系数
壤蒸发)
(2)”SWREDUJ根据潜在土面蒸发计算实际蒸发的方法,0采用Darcyflux,1采用Darcyflux和Black
(1969)方法同时计算,2Darcyflux和Bo/Str.(1986)方法同时计算.
(3)”COFREDBlack或Boesten/Stroosnijder计算土壤蒸发系数
(4)”RSIGN”Black方法计算复位方法最小降水量。
Verticaldiscretization
(1)'ISOILLAY'土壤分层数,表层为1
ofsoilprofile(土壤剖
(2)”ISUBLAY'土壤亚层数,表层为1
面垂直离散化)
(3)”HSUBLAY每层十壤厚度[0.0..1000.0cm,R]
(4)”HCOM”亚层十壤厚度[0.0..1000.0cm,R]
(5)”NCOM”每层十壤亚层数量
Soilhydraulic
(1)“SWSOPHY选择水力学参数输入方式,0Mualem-vanGenuchten参数,1详细表格输入
functions(土壤水力
(2)输入Mualem-vanGenuchten参数:
学方程)
土壤层次(ISOILLAY1)
残余含水量(ORES)[0..0.4cm3/cm3,R]
饱和含水量(OSAT)[0..0.95cm3/cm3,R]
脱湿曲线形状参数a(ALFA)[0.0001..1/cm,R]
形状参数n(NPAR)[1..4-,R]
饱和水力传导度(KSAT)[1.d-5..1000cm/d,R]
水力传导方程指数L(LEXP)[-25..25-,R]
吸湿曲线形状参数a(ALFAW)[0.0001..1/cm,R]
空气进入压力(H_ENPR)(cm)
Hysteresisofsoilwater
(1)”SWHYST是否考虑滞后效应(0不考虑,1考虑滞后效应且初始状态为吸湿曲线,2考虑滞后效应
retentionfunction(土
始状态为脱湿曲线)
ON土
分
壤水分特征曲线滞后
(2)若考虑滞后效应,输入脱湿和吸湿曲线变化中最小压力水头差(TAU)。
效应)
Maximumrooting
(1)”RDS土壤剖面允许的作物最大根深
depth(作物最大根
深)
Similarmediascaling
“SWSCAL是否考虑相似介质尺度,0不考虑,1考虑
ofsoilhydraulic
functions(土壤水力
方程相似介质尺度)
Preferentialflowdueto
“SWMACR'O选择土壤中是否存在大孔隙,0没有大孔隙流,1有大孔隙流。
macropores(土壤大
孔隙优先流)
Snowandfrost
(1)SWSNOW选择在模型中是否考虑积雪厚度及融雪(0不考虑,1考虑)
(雪和霜)
(2)若考虑,需要输入:
初始积雪水当量(SNOWINCO)[0.0…1000.0cm,R]
降水以雨水形式存在的最低温度(TEPRRAIN)[0.0...5.0oC,R]
降水以雪形式存在的最高温度(TEPRSNOW)[-5.0...0.0oC,R]
雪融化校准因子(SNOWCOEF)[0.0...10.0-,R]
(3)“SWFROST是否考虑霜冻对土壤水流的影响,0不考虑,1考虑。
(1)
Numericalsolutionof
Richards'equation
(Richards方程数值
解)
”DTMlN'最小时间步长[1.d-8..0.1d,R]、”DTMAX最大时间步长[0.01..0.5d,R]
(2)”THETO'L迭代过程中含水量最大误差[1.d-5..0.01cm3/cm3,R]、“GWLCONV迭代过程中地下水
大误差[1.d-5..1000cm,R]
(3)“CritDevh1Cp”每个土层间隔水头最大相对差异[1.0d-5..100.0cm,R]
(4)“CritDevh2Cp”每个土层间隔水头最大差异[1.0d-10..0.1-,R]
(5)“CritDevPondDt'积水层水量平衡最大误差[1.0d-5..100.0cm,R]
(6)“MaxIt最大迭代周期[5,100-,I]
(7)“MaxBackT”一个迭代周期内最大回溯周期[1,10-,I]
(8)“SWkmean平均水力传导度计算方法,1算术平均,2加权算术平均,3几何平均,4加权几何平均
(9)“SWklmp”Richards方程数值解的差分方式,0代表显格式,1代表隐格式
(10)土壤深度的函数的其他参数
“BDENS土壤干容重[100..10000mg/cm3,R]
AL
AGE
ON
水部
(1)“SWDRA是否模拟侧向排水,0不模拟,1基础常规的排水,2考虑地表水管理的排水。
(2)若考虑排水,则需要指定排水文件的名称“DRFIL'。
M
DARY
ON下
分
(1)“SWBBCFILE'选择0下边界的设置是在.swp文件内,1外部输入文件。
(2)“SWBOTB选择下边界条件,共8种:
1地下水位作为下边界条件,地下水位处水头为0-Dirichlet边界条件。
输入日期(DATE1)[dd-mmm-yyyy]及对应的地下水位(GWLEVEL)[cm,-10000..1000,R]
2底部通量-Neumann边界条件。
“SW21根据正弦函数,2表格输入:
正弦函数,需要设置平均值(SINAVE)[-10..10cm/d,R,+=upwards]、正弦函数的振幅(SINAMP
10..10cm/d,R]、最大底部通量在一年中岀现的时间(SINMAX)[0..366d,R];
表格输入,需要输入日期(DATE2)[dd-mmm-yyyy]及对应的底部通量(QBOT2)[-100..100cm/d,F
positive=upwards]。
3根据深层含水层水头计算底部通量-Cauchy边界条件。
4根据地下水位的函数计算底部通量-Cauchy边界条件。
“SWQHBOT1指数关系、2还是表格输入
5规定底部土壤水压力头-Dirichlet边界条件。
输入日期(DATE5)[dd-mmm-yyyy]和对应的底部土壤压力水头(HBOT5)[-1.d10..1000cm,R]
6底部通量为0-Neumann边界条件。
7土壤剖面自由排水,重力流,压力梯度为0-Neumann边界条件。
8
土壤-大气交界面自由流-Neumann边界条件。
Heatflowcalculation
“SWCALT选择计算热流的方法,1为解析法(analyticalmethod),2为数值法(numericalmethod)
method(热通量计算
方法)
Analyticalmethod(解
解析法需要输入:
析法)
“TAMPLI”土壤表层年温度的振幅。
[0..50篊,R]
“TMEAN土壤表层年平均温度。
[-10..30篊,R]
“TIMREF”一年中正弦波峰岀现的时间。
[0..366.0d,R]
“DDAMP土壤中温度的阻尼深度。
[1..500cm,R]
Numericalmethod(数
数值法需要输入:
值法)
每种土壤类型(ISOILLAY5)的土壤质地(g/gmineralparts):
砂粒含量(PSAND)、粉粒含量(PSILT)
含量(PCLAY)和有机质含量(ORGMAT)(g/gdrysoil)。
初始土壤温度:
土壤温度(TSOIL)[-50..50篊,R]及对应的土壤深度(ZH)[-1.0d5..0cm,R]。
“SwTopbHea模拟温度的上边界条件,1气象文件中的气温作为上边界;2用测定的表层土壤温度作为上
件并指定土壤表层温度输入文件名称(TSOILFILE)
“SwBotbHea模拟温度的下边界条件,1没有热通量;2指定底部温度并输入日期(DATET)和相对于的
度(TBOT)。
E
Specifywhether
(1)“SWSOLU是否模拟溶质运移,0不模拟,1模拟。
ON溶
simulationincludes
solutetransport(指定
是否模拟溶质运移)
Boundaryandinitial
(1)“CPRE降水中溶质浓度[0..100mg/cm3,R]。
condition(边界和初
(2)”CDRAIN地表水中溶质浓度[0..100mg/cm3,R]
始条件)
(3)给定初始土壤溶质浓度剖面,输入土壤深度(ZC)[-1d5..0cm,R]及对应的土壤溶质浓度(CML)
mg/cm3,R]
Miscellaneous
弥散长度(LDIS)[0..100cm,R]
parametersasfunction
Freundlich吸附系数(KF)[0..1d4cm3/mg,R]
ofsoildepth(不同土
潜在分解速率(DECPOT)[0..10/d,R]。
壤厚度对应的其他参
数)
Diffusionconstantand
分子扩散系数(DDIF)[0..10cm2/day,R]和根系对溶质相对吸收(TSCF)[0..10-,R]
soluteuptakebyroots
Soluteresideneeinthe
saturatedzone(饱和口
带溶质滞留)
(扩散常数和根系吸
Adsorption(吸附)
(1)“SWSP是否考虑溶质吸附作用,0不考虑,1考虑。
(2)考虑吸附,指定Freundlich指数(FREXP)[0..10-,R]和吸附的参考溶质浓度(CREF)[0..1000mg/
R]。
Decomposition(分
(1)“SWDC是否考虑溶质分解,0不考虑,1考虑。
解)
(2)“GAMPAR由于温度分解速率的折减系数[0..0.5/篊,R]
“RTHETA为潜在分解速率对应的最小水分含量[0..0.4cm3/cm3,R]
“BEXP'为由于干旱分解速率减少指数[0..2-,R]
(3)每层土壤类型(ISOILLAY7)及对应的潜在分解速率(FDEPTH)[0..1-,R]
收溶质)
(1)“SWB”是否考虑饱和带混合水库,0不考虑,1考虑。
(2)不考虑,指定地下水中溶质浓度(CDRAIN)[0..100mg/cm3,R]
(3)考虑,指定:
含水层中饱和部分厚度(DAQUIF)[0..1d4cm,R]
含水层孔隙度(POROS)[0..0.6-,R]
含水层线性吸附系数(KFSAT)[0..100cm3/mg,R]
含水层中分解速率(DECSAT)[0..10/d,R]
地下水溶质初始浓度(CDRAINI)[0..100mg/cm3,R]
气象文件
Station站名
DD日期
MM月份
YYYY年份
RAD辐射量kJ/m2
Tmin日最低温度
Tmax日的最高温度C
HUM平均相对湿度kPa
WIND平均风速m/s
RAIN降雨量mm
ETrefmm
作物文件(复杂作物模块)
英文全称
物理意义
模型默认值
(207d)
WOFOST范围
其他参考文献
确定
Temperaturesumfromemergencetoanthesis
出苗到开花的积温
(C)
875
--
根
Temperaturesumfromanthesistomaturity
开花到成熟的积温
(C)
625
--
根
Initialtotalcropdryweight
初始作物干物重
(kghm-2)
55
0.5-300
a.65株洲地区水稻一WOFOST(金铭,2017,博士论文)
b.100浙江水稻(Xieetal.2007)
c.50长春水稻(FengLiuetal.2015)
Leafareaindexatemergenee
出苗时叶面积指数
(m2m-2)
0.08
0.0007-0.300
a.0.1株洲地区水稻一WOFOST(金铭,2017,博士论文)
b.0.01浙江水稻(Xieetal.2007)
c.0.1长春水稻(FengLiuetal.2015)
MaximumrelativeincreaseinLAI
叶面积指数最大相对增长量(m2m-2d-1)
0.007
0.007-0.500
a.0.007、0.009浙江水稻(Xieetal.2007)b.0.0075长春水稻(FengLiuetal.2015)
Specificleafare
不同生长阶段的作物比叶面积
(hm2kg-1)
0.0022
0.0007-0.0042
a..00,0.0045,0.16,0.0033,0.61,0.0030,0.80,0.0029,
1.00,0.0025,1.55,0.0024,2.02,0.0018株洲地区水稻一
WOFOST(金铭,2017,博士论文)
Specificpodarea
比荚面积(hm2kg-1)
0
0.0008-0.003
Specificstemarea
比茎面积(hm2kg-1)
0
0.0003-0.0003
Lifespanunderleavesunderoptimumconditions
适宜条件下叶片生命期
(d)
50
17-50
a.50株洲地区水稻一WOFOST(金铭,2017,博士论文)
Lowerthresholdtemperatureforageingofleaves
叶片老化的低温阈值
(C)
0
-10-10
a.15株洲地区水稻一WOFOST(金铭,2017,博士论文)
Extinctioncoefficientfordiffusevisiblelight
对漫射光的消光系数
0.6
0.44-1.0
a.水稻平均K值范围,从叶片直立品种的0.3到叶片
下垂品种的0.8(Yoshida,1983);
b.0.00,0.40,0.65,0.40,1.00,0.60,2.00,0.60株洲地区水稻
—WOFOST(金铭,2017,博士论文)
c.KDIFTB=0.0,0.4;0.65,0.40;1.0,0.6;2.0,0.6长春
水稻
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