SWAT模型率定参数选择及校准技巧
水文模型评价指标参见另一博客-【水文模型】评价指标。
SWAT模型率定（CALIBRATION）分为以下几步：
1、水文-水量平衡与径流
2、泥沙
3、水质-营养物（氮、磷、农药、DO、细菌）
由于本人研究只关注流量大小，在此只介绍【水量平衡与河流流量】相关率定步骤。
水量平衡与径流（Water Balance And Stream Flow）
在校准之前，必须对流域内的实际情况有所了解。理论上，必须具有河流实测数据或是流域出口实测数据。首先对年平均值做校准，年校准之后，可以延伸至月、日记录，进行校准微调。
年平均观测和模拟值汇总为下表的格式：
| 项目 | Total Water Yield 总水量 | Baseflow 基流 | Surface Flow 地表径流 |
|---|---|---|---|
| 实测 Observe | mm | mm | mm |
| SWAT Simulation | mm | mm | mm |
如果在流域出口处校准，对应的SWAT 值的表在.std 文件中。在文件的末尾，在标题为Ave Annual Basin Values 的表中列出了这些值。
如 果 对 流 域 内 某 个 测 站 进 行 校 准 ， 总 水 量 可 以 从 河 段 .rch 文件的FLOW_OUT 字段计算得到。
基流和地表径流值必须从HRU 输出文件（.sbs）或子流域输出文件 (.bsb)得到。
为估计基流和径流的贡献，必须对GWQ，SURQ和总水量(WYLD) 的年平均值做平均计算，以求得目标流域面积加权平均值。地表径流和基流必须转化为对总水量(WYLD)的百分比，这些百分比然后乘以河道输出文件中的总水量。不能直接用GWQ 和SURQ 的值，是因为河道内的降水，蒸发，输移损失等会改变从HRU 或子流域输出文件的WYLD 字段预测的净水量。
这里有几种把观测径流量分割为基流和地表径流，并计算其百分率的方法。如果有每日径流数据，可以使用基流分割程序来完成这项分析过程。
1 基本水量平衡和总径流校准（Basic Water Balance & Total Flow Calibration）
基本要素：
- 总量
- 在水文组中的分布
1.1 校准地表径流：
如地表径流过高：
- Step 1：调整CN2(.mgt)，直到地表径流符合要求。
附录 A 中有很多表包含了多种多样土地覆盖类型的CN 值。 - Step 2：调整 CN 值之后，若地表径流仍然不符合要求，则调整SOL_AWC (.sol)或ESCO(.bsn or .hru)。
1.2 校准地下径流：
一旦校准好地表径流，就开始比较基流模拟值和实测值。
如果模拟基流值太高：
- 增加地下水再蒸发系数
GW_REVAP(.gw)，GW_REVAP 的最大值为0.20。 - 减小浅层地下水再蒸发系数
REVAPMN(.gw)，REVAPMN 的最小值为0。 - 增加深层渗漏损失(调整浅层含水层产生“回流”的阈值深度)
GWQMN(.gw)，GWQMN 的最大值自行处理。
如果模拟基流值太低，检查水向含水层的流动。
若地下水补给 GWQ(.sbs or .bsb)大于或等于所需要的基流：
- 减小 GW_REVAP(.gw)，GW_REVAP 的最小值为0.02。
- 增加 REVAPMN(.gw)。
- 减小 GWQMN(.gw)，GWQMN 的最小值为0。
若汇流时间（Time of concentration）过长，地上水流坡度小于实际的坡度，原因应为过高估计了地表粗糙度：
- 调整陆上流的坡度(SLOPE)
- 调整曼宁坡面粗糙系数(OV_N)
- 调整陆上水流长度(SLSUBBSN)，若需要。
若基流过小，地表径流过高：
- 调整下渗
- 调整壤中流
- 调整基流退水参数
反复调整，直到地表径流和基流校准好。
2 流量过程线校准（Temporal Flow Calibration）
基本要素：
- 峰值
- 退水
- 考虑前提条件
若年平均、年地表径流和基流都校准好之后，则校准流量过程线。包括以下一些问题：
2.1 峰值看起来合理，但是衰减期值降得太快
- —河道水力传导率CH_K(.rte)：表示河床水流出的有效水力传导率
对于常年接受地下水补给的河流来说，地下水通过河床侧部和底部补给河流，使得河道对水量损失的有效水力传导率等于0。
只有没有接受持续性的地下水补给的季节性河流，其有效水力传导率才会大于0。 - 基流α系数 ALPHA_BF(.gw)
2.2 在融雪季节里，峰值会很高而衰退值很低、
- 检查最大和最小积雪融化速率 SMFMX 和SMFMN(.bsn)，需要降低这些值。
- 另外一个会影响积雪融化的参数是气温下降速率TLAPS(.sub)，需要增加这些值。
- 最后，需要修改基流α系ALPHA_BF(.gw)。
2.3 部分洪峰没有模拟
发生原因：
- 降雨站点没有代表性
- 局部暴雨-没有响应
- 测站没有正常工作（降雨或径流）
解决方法：
- 采用具有代表性的气象站的降雨资料
- 仔细地检查时间段内的降水和流量数据
3 径流空间上的校准（Spatial Flow Calibration）
校准径流应从流域上游的测站开始向下游逐步展开，这是很重要的，当校准下游测站时，不会修改已经校准好的上游测站集水区域的相关文件的参数的。