WEPP - WEPP

The Projekt predikce vodní eroze (WEPP) model je a fyzicky založeno eroze simulační model postavený na základech hydrologie, rostlinná věda, hydraulika, a eroze mechanika.[1][2] Model byl vyvinut meziagenturním týmem vědců, aby nahradil Univerzální rovnice ztráty půdy (USLE) a byl široce používán ve Spojených státech a ve světě.[3] WEPP vyžaduje čtyři vstupy, tj. klima, topografie, půda a management (vegetace ); a poskytuje různé typy výstupů, včetně vodní bilance (povrchový odtok, podpovrchový tok, a evapotranspirace ), oddělení půdy a depozice v bodech podél svahu, dodávka sedimentu a růst vegetace. Model WEPP se od svého veřejného uvedení v roce 1995 neustále zdokonaluje a je použitelný v různých oblastech (např. orná půda, pastvina, lesnictví, rybolov a povrch těžba uhlí ).

Schopnost a síla

WEPP je použitelný pro širokou škálu geografických a využívání půdy a podmínky správy a schopné předpovídat prostorové a časové rozložení oddělování a depozice půdy na základě události nebo kontinuálně na malých (svazích kopců, silnicích, malých pozemcích) i velkých (povodí ) váhy.[4][5][6] Aplikace Hillslope modelu mohou simulovat jeden profil s různými distribucemi půda, vegetace a podmínky provozu / řízení. V aplikacích povodí WEPP, více svahů kopců, kanály a mohou být spolu propojeny a odtok a usazenina výnos z celku povodí předpovídal. Model byl parametrizován pro velké množství půd v USA a výkon modelu byl hodnocen pod širokou škálou využívání půdy a podmínky řízení. Kromě toho může WEPP generovat dlouhodobá denní klimatická data s pomocným programem CLIGEN stochastický generátor klimatu.[7] Databáze CLIGEN obsahuje počasí statistika z více než 2 600 meteorologické stanice ve Spojených státech. Klimatickou databázi WEPP doplňuje Databáze PRISM,[8] který dále zpřesňuje klimatické údaje na základě zeměpisná délka, zeměpisná šířka, a nadmořská výška. WEPP může poskytovat každý den odtok, podpovrchový tok, a usazenina výstup kategorizován do pěti velikost částic třídy: primární jíl, hlavní bahno, malý agregáty, velký agregáty a primární písek, umožňující výpočet selektivního transport sedimentů a obohacení jemných velikostí sedimentů.

Nedávné vylepšení

Během posledního desetiletí vědci významně vylepšili model WEPP. Patří mezi ně vylepšené algoritmy simulovat účinek hydraulické konstrukce a zabavení na odtok a dodávka sedimentu,[9] přidání Penman-Monteith ET algoritmy,[10] podpovrchový konvergující boční tok, který představuje proměnnou zdrojovou oblast odtok,[11] vylepšeno baldachýn biomasa rutiny pro zalesněné aplikace,[12] a začlenění alternativy, energetická bilance - zimní hydrologická rutina.[13] Byla také vytvořena řada moderních programů grafického uživatelského rozhraní, které mají usnadnit aplikaci WEPP. Hlavní rozhraní pro model je samostatné Okna aplikace (ke stažení přes: http://www.ars.usda.gov/Research/docs.htm?docid=10621 ), který umožňuje uživateli simulovat profily svahu a malé povodí a mít plnou kontrolu nad všemi vstupy modelu (obrázek 1). Dodatečně, webová rozhraní umožňují velmi snadné a rychlé použití modelu při přístupu ke stávajícímu půda, klima a databází pro správu (obrázek 2).

Obrázek 1. Snímání obrazovky rozhraní WEPP Windows po dokončení 100leté simulace svahu se zobrazením textových a grafických výstupních výsledků.
Obrázek 2. Snímání obrazovky jednoho z webových rozhraní WEPP pro jednoduché simulace profilu svahu. Jsou zobrazeny vstupy a výsledky 30letého běhu modelu.
Obrázek 3. Snímání obrazovky z webových GIS rozhraní WEPP pro jednoduché simulace profilu svahu. Malý povodí s prostorovým eroze půdy (červené a zelené pixely) a depozice (žluté pixely).

Počet geoprostorové rozhraní k WEPP (příklad na obrázku 3) jsou také k dispozici:

  1. GeoWEPP[14][15][16] - an ArcView nebo ArcGIS rozšíření, které běží ve spojení s rozhraním WEPP Windows
  2. On-line webové rozhraní GIS k WEPP pomocí otevřeného zdroje MapServer GIS program[17]
  3. Iowa Daily Erosion Project[18]
  4. NetMap[19]

Lesní a pastvinové aplikace

The Lesní služba USA vyvinula sadu internetu rozhraní, Rozhraní Forest Service WEPP (FS WEPP), pro jednodušší aplikace do zúčastněné strany v lese a správa pastvin (lesní inženýři, vědci v oblasti pastvin, federální a státní regulační pracovníci) a široká veřejnost.[20] Rozhraní lze snadno přistupovat a spouštět přes internet (http://forest.moscowfsl.wsu.edu/fswepp/ ) a nevyžadují žádné důkladné znalosti o hydrologie, hydraulické a eroze zásady zabudovaný do modelu WEPP. Mezi rozhraní FS WEPP patří:

  • Cross Drain - k předpovědi výnosu sedimentu ze segmentu silnice napříč a nárazník
  • Rock: Clime - pro vytvoření a stažení upraveného klimatického souboru WEPP
  • WEPP: Silnice - předpovídat erozi ze segmentu lesních silnic
  • WEPP: Road Batch - k předpovědi eroze z několika segmentů lesních silnic
  • Narušený WEPP - předpovídat erozi z narušení pastvin a lesů (blesk, sklizňové operace )
  • Tahoe Basin Sediment Model (ve výstavbě) - předpovídat odtok a erozi pro Lake Tahoe Umyvadlo
  • WEPP FuME (Fuel Management) - předpovídat erozi z postupů hospodaření s palivem
  • ERMiT (Erosion Risk Management Tool) - k předpovědi pravděpodobnost z dodávka sedimentu s různými způsoby zmírňování v každém z následujících pěti let blesk

Viz také

Reference

  1. ^ Laflen, J.M., L.J. Lane a G.R. Podporovat. 1991. WEPP - nová generace technologie predikce eroze. Věstník ochrany půdy 46(1): 34–38.
  2. ^ Laflen, J. M., W. J. Elliot, D. C. Flanagan, C. R. Meyer a M. A. Nearing. 1997. WEPP předpovídá vodní erozi pomocí modelu založeného na procesech. Věstník ochrany půdy 52(2): 96–102.
  3. ^ Flanagan, D.C., J.E.Gilley a T.G. Franti. 2007. Water Erosion Prediction Project (WEPP): history development, model capabilities, and future enhancements. Transakce ASABE 50(5):1603-1612.
  4. ^ Flanagan, D.C. a M.A. Nearing (eds.). 1995. USDA-Water Erosion Prediction Project (WEPP) Hillslope Profile and Watershed Model Documentation. Zpráva NSERL č. 10, Národní laboratoř pro výzkum eroze půdy, USDA-Agricultural Research Service, West Lafayette, Indiana.
  5. ^ Flanagan, D.C. a S.J. Livingston, (eds.) 1995. Shrnutí uživatele WEPP. NSERL Rep. Č. 11. West Lafayette, IN: USDA ARS NSERL.
  6. ^ Flanagan, D.C., J.C.Ascough II, M.A.Nearing a J.M. Laflen. 2001. Kapitola 7: Model predikce vodní eroze (WEPP). V (R. S. Harmon a W. W. Doe III, eds.): Modelování eroze krajiny a evoluce. Kluwer Academic / Plenum Publishers, New York, NY. 145-199
  7. ^ Nicks, A.D., L.J. Lane a G.A. Houser. 1995. Generátor počasí. In: Flanagan, D.C. a M.A. Nearing (eds.), Projekt prognózy eroze vody USDA - profil svahu a dokumentace modelu povodí. NSERL Rep. 10. West Lafayette, IN: USDA ARS NSERL.
  8. ^ Daly, C. 2009. PRISM Group. Dostupné v: http://www.prism.oregonstate.edu/.
  9. ^ Wu, J.Q. a S. Dun. 1998. Modernizace verze povodí WEPP pro lesní podmínky. Závěrečná zpráva pro lesní službu USDA, výzkumná stanice Rocky Mountain, Moskva, ID.
  10. ^ Wu, J.Q., S. Dun, W.J. Elliot a D.C. Flanagan. 2004. Modifikace a testování rutin evapotranspirace (ET) v modelu WEPP. Prezentováno v každoroční mezinárodní setkání ASAE v roce 2004, 1. – 4. Srpna 2004, Ottawa, Kanada. St. Joseph, MI: ASAE.
  11. ^ Wu, J.Q., S. Dun, W.J. Elliot a D.C. Flanagan. 2004. Rutiny podpovrchového toku vody v modelu WEPP: Modifikace a validace. Prezentováno v každoroční mezinárodní setkání ASAE v roce 2004, 1. – 4. Srpna 2004, Ottawa, Kanada. St. Joseph, MI: ASAE.
  12. ^ Dun, S., J.Q. Wu, W. J. Elliot, P. R. Robichaud, D. C. Flanagan, J. R. Frankenberger, R.E. Brown a A.D. Xu. 2009. Přizpůsobení modelu predikce vodní eroze (WEPP) pro lesní aplikace. Journal of Hydrology 366(1−4): 45–54.
  13. ^ Singh, P., J.Q. Wu, D.K. McCool, S. Dun, C-H. Lin a J. R. Morse. 2009. Zimní hydrologické a erozní procesy v oblasti Palouse v USA: experimenty v terénu a simulace WEPP. Vadose Zone Journal 8(2): 426–436.
  14. ^ Cochrane, T.A. a D.C. Flanagan. 1999. Hodnocení vodní eroze v malých povodích pomocí WEPP s GIS a digitálními elevačními modely. Věstník ochrany půdy 54(4): 678–685.
  15. ^ Renschler, C.S., D.C. Flanagan, B.A. Engel a J.R. Frankenberger. 2002. GeoWEPP - geoprostorové rozhraní k projektu predikce vodní eroze. ASAE Papír č. 02-2171. 10 stran
  16. ^ Renschler, C.S. 2003. Navrhování geoprostorových rozhraní pro škálování modelů procesů: přístup GeoWEPP. Hydrologické procesy 17(5): 1005–1017.
  17. ^ Flanagan, D. C., J. R. Frankenberger a B. A. Engel. 2004. Webová GIS aplikace modelu WEPP. Papír č. 042024. Prezentováno na každoroční mezinárodní setkání ASAE v roce 2004, 1. – 4. Srpna 2004, Ottawa, Kanada. St. Joseph, MI: ASAE. 12 str.
  18. ^ Cruse, R.M., D.C.Flanagan, J.R.Frankenberger, B.K. Gelder, D. Herzmann, D. James, W. Krajewski, M. Kraszewski, J. M. Laflen a D. Todey. 2006. Denní odhady srážek, odtoku vody a eroze půdy v Iowě. Věstník ochrany půdy. 61(4): 191–199.
  19. ^ Benda, L., D. Miller, K. Andras, P. Bigelow, G. Reeves a D. Michael. 2007. NetMap: nový nástroj na podporu povodí a správy zdrojů. Forest Science 53(2): 206–219.
  20. ^ Elliot, W. J. 2004. WEPP internetová rozhraní pro predikci eroze lesů. Journal of the American Water Resources Association 40(2): 299–309.

externí odkazy