WEPP - WEPP

В Проект прогнозирования водной эрозии (WEPP) модель является физически основанный эрозия имитационная модель построена на основах гидрология, растениеводство, гидравлика, и эрозия механика.[1][2] Модель была разработана межведомственной группой ученых для замены Универсальное уравнение потерь почвы (USLE) и широко используется в США и во всем мире.[3] WEPP требует четырех входов, т. Е. климат, топография, почва, и менеджмент (растительность ); и предоставляет различные типы выходов, в том числе водный баланс (поверхностный сток, подземный поток, и эвапотранспирация ), отрыв почвы и отложение в точках по склону, доставка осадка, и рост растительности. Модель WEPP постоянно улучшалась с момента ее публичного выпуска в 1995 году и применима для различных областей (например, пахотная земля, пастбищные угодья, лесное хозяйство, рыболовство, и поверхность добыча угля ).

Возможности и сила

WEPP применим в широком диапазоне географических и землепользование и условий управления, а также способность прогнозировать пространственное и временное распределение отслоения и отложения почвы на случайной или непрерывной основе как на малых (склоны, дороги, небольшие участки), так и на больших (водораздел ) напольные весы.[4][5][6] Приложения модели для горных склонов могут моделировать один профиль, имеющий различные распределения почва, растительность, и условия завода / управления. В приложениях для водосбора WEPP - несколько склонов, каналы, и водохранилища могут быть связаны вместе, и сток и осадок урожай со всего водосбор предсказано. Модель была параметризована для большого количества почв в США, а ее характеристики оценивались по широкому спектру землепользование и условия управления. Кроме того, WEPP может генерировать долгосрочные ежедневные климатические данные с помощью CLIGEN, вспомогательного стохастический генератор климата.[7] База данных CLIGEN содержит погоду статистика из более чем 2600 метеостанции В Соединенных Штатах. Климатическая база данных WEPP дополнена База данных PRISM,[8] что дополнительно уточняет климатические данные на основе долгота, широта, и высота. WEPP может предоставлять ежедневные сток, подземный поток, и осадок результат разделен на пять размер частицы классы: начальные глина, начальный ил, маленький агрегаты, большой агрегаты, и первичный песок, позволяющий рассчитывать выборочные перенос наносов, и обогащение мелкодисперсных отложений.

Недавнее улучшение

За последнее десятилетие исследователи значительно улучшили модель WEPP. К ним относятся улучшенные алгоритмы смоделировать эффект гидротехнические сооружения и аресты на сток и доставка осадка,[9] Добавление Пенман-Монтейт ET алгоритмы,[10] подповерхностный сходящийся боковой поток для представления области переменного источника сток,[11] улучшенный навес биомасса распорядки для лесных приложений,[12] и включение альтернативы, энергетический баланс -на основе зимней гидрологии рутина.[13] Также был создан ряд современных программ с графическим пользовательским интерфейсом, упрощающих применение WEPP. Основной интерфейс модели - автономный. Windows приложение (можно загрузить через: http://www.ars.usda.gov/Research/docs.htm?docid=10621 ), что позволяет пользователю моделировать профили склонов и небольшие водоразделы и полностью контролировать все входные данные модели (рис. 1). Кроме того, веб-интерфейсы позволяют очень легко и быстро использовать модель при доступе к существующим почва, климат и управляющие базы данных (рис. 2).

Рисунок 1. Снимок экрана интерфейса WEPP Windows после завершения 100-летнего моделирования склона холма, показывающий текстовые и графические результаты.
Рис. 2. Снимок экрана одного из веб-интерфейсов WEPP для простого моделирования профиля склона. Показаны исходные данные и результаты 30-летнего прогона модели.
Рис. 3. Снимок экрана веб-интерфейса ГИС WEPP для простого моделирования профиля склона. Небольшой водораздел с пространственным эрозия почвы (красные и зеленые пиксели) и осаждение (желтые пиксели).

Номер геопространственный интерфейсы в WEPP (пример на рисунке 3) также доступны:

  1. ГеоВЭПП[14][15][16] - ан ArcView или же ArcGIS расширение, которое работает вместе с интерфейсом WEPP Windows
  2. Он-лайн веб-интерфейс ГИС к WEPP используя открытый исходный код MapServer ГИС программа[17]
  3. Проект ежедневной эрозии в Айове[18]
  4. NetMap[19]

Приложения для лесов и пастбищ

В Лесная служба США разработал пакет Интернета интерфейсы, то Интерфейсы WEPP лесной службы (FS WEPP), для упрощения применения заинтересованные стороны в лесу и управление пастбищами (лесные инженеры, ученые, работающие с пастбищными угодьями, сотрудники органов государственного управления и штата) и широкая общественность.[20] К интерфейсам можно легко получить доступ и запустить через Интернет (http://forest.moscowfsl.wsu.edu/fswepp/ ) и не требуют глубокого понимания гидрология, гидравлический и эрозия принципы встроен в модель WEPP. Интерфейсы FS WEPP включают:

  • Поперечный дренаж - для прогнозирования выхода наносов на участке дороги через буфер
  • Rock: Clime - для создания и загрузки измененного файла климата WEPP.
  • WEPP: Road - для прогнозирования эрозии на участке лесной дороги.
  • WEPP: Road Batch - для прогнозирования эрозии на нескольких участках лесных дорог
  • Нарушенный WEPP - для прогнозирования эрозии от нарушений пастбищ и лесов (лесной пожар, уборка урожая )
  • Модель отложений бассейна Тахо (в стадии разработки) - для прогнозирования стока и эрозии для озеро Тахо Бассейн
  • WEPP FuME (Управление топливом) - для прогнозирования эрозии от практики управления топливом
  • ERMiT (Инструмент управления рисками эрозии) - для прогнозирования вероятность из доставка осадка с различными смягчающими процедурами в каждый из пяти лет после лесной пожар

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Лафлен, Дж. М., Л. Дж. Лейн и Г. Р. Взращивать. 1991. WEPP - новое поколение технологии прогнозирования эрозии. Журнал сохранения почвенных вод 46(1): 34–38.
  2. ^ Лафлен, Дж. М., У. Дж. Эллиот, Д. К. Фланаган, К. Р. Мейер и М. А. Ниаринг. 1997. WEPP прогнозирует водную эрозию с использованием технологической модели. Журнал сохранения почвенных вод 52(2): 96–102.
  3. ^ Фланаган, Д.К., Дж. Э. Гилли, Т.Г. Франти. 2007. Проект прогнозирования водной эрозии (WEPP): история разработки, возможности модели и будущие улучшения. Сделки ASABE 50(5):1603-1612.
  4. ^ Фланаган, округ Колумбия, и М.А.Наринг (ред.). 1995 г. Проект прогнозирования водной эрозии Министерства сельского хозяйства США (WEPP) Профиль холма и документация по модели водораздела. Отчет NSERL № 10, Национальная лаборатория исследования эрозии почв, Служба сельскохозяйственных исследований Министерства сельского хозяйства США, Западный Лафайет, Индиана.
  5. ^ Фланаган, округ Колумбия, и С.Дж. Ливингстон, (ред.) 1995. Сводка пользователя WEPP. Представитель NSERL № 11. Вест-Лафайет, IN: USDA ARS NSERL.
  6. ^ Фланаган, округ Колумбия, Дж. К. Аскоу II, М. А. Ниаринг и Дж. М. Лафлен. 2001. Глава 7: Модель проекта прогнозирования водной эрозии (WEPP). В (Р.С. Хармон и У.В. Доу III, ред.): Моделирование эрозии ландшафта и эволюции. Kluwer Academic / Plenum Publishers, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк. 145–199
  7. ^ Никс, А.Д., Л.Дж. Лейн, Г.А. Гандер. 1995. Погодогенератор. В: Flanagan, D.C. and M.A. Nearing (ред.), Документация по профилю холма и модели водораздела для проекта прогнозирования водной эрозии Министерства сельского хозяйства США. Представитель NSERL 10. Западный Лафайет, IN: USDA ARS NSERL.
  8. ^ Дейли, C. 2009. PRISM Group. Доступны на: http://www.prism.oregonstate.edu/.
  9. ^ Wu, J.Q. и S. Dun. 1998. Обновление версии водораздела WEPP для условий леса. Заключительный отчет лесной службы Министерства сельского хозяйства США, Исследовательская станция Скалистых гор, Москва, ИД.
  10. ^ Wu, J.Q., S. Dun, W.J. Elliot и D.C. Flanagan. 2004. Модификация и тестирование процедур эвапотранспирации (ЭТ) в модели WEPP. Представлено на Ежегодное международное собрание ASAE 2004 г., 1–4 августа 2004 г., Оттава, Канада. Сент-Джозеф, Мичиган: ASAE.
  11. ^ Wu, J.Q., S. Dun, W.J. Elliot и D.C. Flanagan. 2004. Режимы движения подземных вод в модели WEPP: модификация и проверка. Представлено на Ежегодное международное собрание ASAE 2004 г., 1–4 августа 2004 г., Оттава, Канада. Сент-Джозеф, Мичиган: ASAE.
  12. ^ Дун С., Дж. К. Wu, W.J. Elliot, P.R. Robichaud, D.C. Flanagan, J.R. Frankenberger, R.E. Браун и А.Д. Сюй. 2009. Адаптация модели проекта прогнозирования водной эрозии (WEPP) для лесных приложений. Журнал гидрологии 366(1−4): 45–54.
  13. ^ Сингх П., Дж. К. Ву, Д.К. МакКул, С. Дан, С.Н. Лин и Дж. Р. Морс. 2009. Зимние гидрологические и эрозионные процессы в регионе Палуз в США: полевые эксперименты и моделирование WEPP. Журнал зоны Вадосе 8(2): 426–436.
  14. ^ Кокрейн, Т.А., и Д.К. Фланаган. 1999. Оценка водной эрозии в малых водоразделах с использованием WEPP с ГИС и цифровыми моделями рельефа. Журнал сохранения почвенных вод 54(4): 678–685.
  15. ^ Реншлер, К.С., Д.К. Фланаган, Б.А. Энгель и Дж. Р. Франкенбергер. 2002. GeoWEPP - геопространственный интерфейс для проекта прогнозирования водной эрозии. Документ ASAE № 02-2171. 10 стр.
  16. ^ Реншлер, С.С. 2003. Проектирование геопространственных интерфейсов для масштабирования моделей процессов: подход GeoWEPP. Гидрологические процессы 17(5): 1005–1017.
  17. ^ Фланаган, Д. К., Дж. Р. Франкенбергер и Б. А. Энгель. 2004. Веб-приложение ГИС модели WEPP. Бумага № 042024. Представлена Ежегодное международное собрание ASAE 2004 г., 1–4 августа 2004 г., Оттава, Канада. Сент-Джозеф, Мичиган: ASAE. 12 шт.
  18. ^ Круз, Р.М., Д.К. Фланаган, Дж. Р. Франкенбергер, Б.К. Гельдер, Д. Херцманн, Д. Джеймс, В. Краевский, М. Крашевский, Дж. М. Лафлен и Д. Тодей. 2006. Ежедневные оценки количества осадков, стока воды и эрозии почвы в Айове. Журнал сохранения почвенных вод. 61(4): 191–199.
  19. ^ Бенда, Л., Д. Миллер, К. Андрас, П. Бигелоу, Г. Ривз и Д. Майкл. 2007. NetMap: новый инструмент в поддержку науки о водоразделах и управления ресурсами. Лесная наука 53(2): 206–219.
  20. ^ Эллиот, У. Дж. 2004. Интернет-интерфейсы WEPP для прогнозирования эрозии лесов. Журнал Американской ассоциации водных ресурсов 40(2): 299–309.

внешняя ссылка