结合所学专业和研究方向，重点谈谈随机水文学的应用前景（可以包括总体思路，研究的内容，技术路线，研究的难点等）
（一）对随机水文学的认识
随机水文学是一门介于确定性水文学和纯随机水文学之间的一门学科，它的出现填补了确定性水文学和纯随机水文学之间的缺口，因为一般的水文过程都是随时间而变化的过程，包含着确定成分和随机成分，前者表现为水文现象的趋势变化和周期性变化等，后者表现为水文现象的相依性和纯随机性变化。

所以引入了随机模型，使得概率和过程这两种因素在模型中均能得到反映。

（二）问题的提出
农业面源污染又称非点源污染，是指溶解性或固体污染物在降水和径流冲刷作用下汇入受纳水体而导致的水体污染，是造成我国水环境污染的主要原因之一。

目前，农村大部分地区地表水污染严重，浅层地表水收到不同程度的污染，对农民饮用水质量造成威胁。

农村生活污水、固体废弃物未经处理，直接排入渠沟、水塘；农业生产过程中，农药、化肥、农膜过多、过量和不科学使用；畜禽粪便、农作物秸秆等废弃物无序排放。

不仅造成资源的巨大浪费，而且导致农业面源污染加剧，严重破坏了农业生产、农村生活环境，导致农产品有害物质含量高，影响到食品安全性和市场占有率。

农业面源污染的形成主要是由降雨径流过程、土壤侵蚀过程、地表溶质溶出过程和土壤溶质渗漏过程四个过程组成的。

这是一种间歇性、随机性、不确定性很强的复杂过程，估算其负荷难度较大，且用
传统方法计算出来的结果具有随机性和不确定性。

因此，我们这里采用SWAT模型对面源污染进行模拟。

（三）研究背景
SWAT模型是一个具有物理基础的分布式水文模型，能同时计算数百个子流域，能模拟层间流、地下水流、河段演算输移损失和通过池塘、水库、河流、山谷运动的泥沙和化学物质量，具有柔性流域和子流域特点及演算结构，它可以读入观测的流量数据和点源数据，还可以用于无法收集输入数据地区的模拟。

SWAT模型方便地提取天气、土地利用、土壤类型、农业活动和其他输入数据的能力使它能够对大流域进行模拟。

模型在土地利用活动和流域过程之间建立了重要联系，因此可以对流域管理中各种决策的适用性进行评估，包括作物类型、施肥、施用农药、灌溉的时间和数量，以及对流域内水质和水量有重要影响的其他管理决策。

目前，该模型已经成为水资源保护管理规划中不可或缺的工具，被一些国家和地方政府机构的决策者应用。

(四）技术路线
根据土地利用和土壤类型的分布和组合特征，swat模型将各个亚流域划分HRU（水文响应单元）。

模型可以定量化不同农业管理情景的相对影响，而农业管理情景则由种植、耕作、收获和施肥等一系列操作组成。

AVSWAT模型会根据输入的GIS地图、输入数据文件及属性数据库自动生成SWAT模型输入文件，同时也提供了对每个亚流域修改输入文件的界面。

模型输入文件生成后，运行模型即可进行流域非点源污染模拟。

模拟结果可以在ArcView中进行分析和显示。

为了进行模拟，我们需要输入土地利用、土壤、天气、地下水、水资源利用、农业管理、土壤化学、池塘、河流水质以及模拟日期等数据。

这些资料既有确定性成分，又有随机性成分。

对于雨量资料，首先将初始的降雨资料通过合理的随机模型加以处理，得出比较符合实际情况的降雨序列，经过合理的频率计算，得出各个具有代表性的水平年。

同时，将缺测的日雨量资料利用随机水文学知识进行适当的插补延长，得到完整的日降雨资料之后再输入到SWAT模型之中。

通过这些前期的数据处理之后，就得到了较好的模型运行同时。

关于其他气象资料，也可以通过上述方法进行插补延长。

同时，关于灌区的下垫面条件，同样可以利用随机水文学的知识进行“还原”或“还现”计算。

经过计算，可以将下垫面条件还原到当时的情况。

经过这些前期处理之后的模型输入资料更加能够代表当时的实际情况，因此在进行模拟时可以得到更加准确的结果。

当模型的结构和输入参数初步确定后，需要对模型进行参数校准和验证。

通常将使用的资料系列分为两部分：其中一部分用于模型参数校准，而另一部分则用于模型的验证。

径流过程具有随机性，对所研究区域的不同排水沟的出流过程监测较困难，但因为所有出流都汇入一个湖泊中，今年，在湖的下游开设闸门，因此可以把该湖泊量化为一个小水库，通过闸门的启闭情况计算水库的出流量，并且通过该湖泊水位的观测、湖泊蒸发以及入渗的计算，反推该湖泊的入流过程，之后进行基流的分割，然后分别对直接径流和基流进行模型参数的校准，经参数校准后的降雨径流过程具有可操作性。

通过模型模拟之后，在进行模拟结果分析时，同样需要用到随机水文学的知识。

模拟的氮磷负荷序列，也是随机序列，不能将其看成纯随机过程，也不能将其看成完全确定的过程。

通过模型模拟得到的氮磷负荷变化过程。

但是，对这个过程的影响因素我们可能不能直接进行分析判断。

因此，需要运用随机水文学的相关知识，对模拟结果进行主成分分析，从中找出哪些是影响模拟结果的最重要因素。

最终得到氮磷负荷随降雨条件、施肥制度条件和土地利用方式的变化规律。

（五）存在的问题
1、天气是水文模型的驱动力，而可用的天气数据来自气象测站。

由于天气具有时空分布的差异性，从几个测站得到的天气数据并不能代表整个流域。

2、SWAT模型假定亚流域中的每个响应单元含有相同的特征，例如在单个亚流域中对所有的草地和稻田使用相同的坡度，当流域中的一种土地利用具有不同的地形特征时，这个问题就更加突出了。

3、在SWAT模型中，具有较小面积的土地利用通常不被考虑，因而有些小面积的陆地覆盖类型如未硬化的路面、小面积裸地、建筑用地和中耕作物等不能进行模拟，而这些小面积区域可能比相同草地面积的泥沙产量大几百倍甚至上千倍。

（六）参考文献
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