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WEPP

El modelo del Proyecto de Predicción de la Erosión Hídrica ( WEPP ) es un modelo de simulación de erosión basado en principios físicos, construido sobre los fundamentos de la hi...

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El modelo del Proyecto de Predicción de la Erosión Hídrica ( WEPP ) es un modelo de simulación de erosión basado en principios físicos, construido sobre los fundamentos de la hidrología , la ciencia de las plantas , la hidráulica y la mecánica de la erosión . [ 1 ] [ 2 ] El modelo fue desarrollado por un equipo interinstitucional de científicos para reemplazar la Ecuación Universal de Pérdida de Suelo (USLE) y ha sido ampliamente utilizado en los Estados Unidos y el mundo. [ 3 ] WEPP requiere cuatro entradas, es decir, clima , topografía , suelo y manejo ( vegetación ); y proporciona varios tipos de salidas, incluyendo balance hídrico ( escorrentía superficial , flujo subsuperficial y evapotranspiración ), desprendimiento y deposición de suelo en puntos a lo largo de la pendiente, entrega de sedimentos y crecimiento de la vegetación. El modelo WEPP se ha mejorado continuamente desde su lanzamiento público en 1995, y es aplicable a una variedad de áreas (por ejemplo, tierras de cultivo , pastizales , silvicultura , pesquerías y minería de carbón a cielo abierto ).

Capacidad y fuerza

WEPP es aplicable a una amplia gama de condiciones geográficas, de uso y gestión del suelo, y es capaz de predecir distribuciones espaciales y temporales de desprendimiento y deposición de suelo de forma puntual o continua, tanto a pequeña escala (laderas, carreteras, parcelas pequeñas) como a gran escala ( cuenca hidrográfica ). [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ] Las aplicaciones del modelo en laderas pueden simular un único perfil con diversas distribuciones de suelo , vegetación y condiciones de plantas/gestión. En las aplicaciones de WEPP en cuencas hidrográficas, se pueden vincular múltiples laderas, canales y embalses, y predecir la escorrentía y el rendimiento de sedimentos de toda la cuenca . El modelo se ha parametrizado para una gran cantidad de suelos en los EE. UU. y su rendimiento se ha evaluado bajo una amplia variedad de condiciones de uso y gestión del suelo . Además, WEPP puede generar datos climáticos diarios a largo plazo con CLIGEN, un generador climático estocástico auxiliar. [ 7 ] La base de datos CLIGEN contiene estadísticas meteorológicas de más de 2600 estaciones meteorológicas en los Estados Unidos. La base de datos climática WEPP se complementa con la base de datos PRISM [ 8 ] , que refina aún más los datos climáticos en función de la longitud , la latitud y la elevación . WEPP puede proporcionar datos diarios de escorrentía , flujo subsuperficial y producción de sedimentos categorizados en cinco clases de tamaño de partícula : arcilla primaria , limo primario , agregados pequeños, agregados grandes y arena primaria, lo que permite calcular el transporte selectivo de sedimentos y enriquecer los tamaños de sedimentos finos.

Mejora reciente

Desde su lanzamiento en 1995, los investigadores han realizado varias mejoras al modelo WEPP. Estas incluyen algoritmos mejorados para simular el efecto de las estructuras hidráulicas y los embalses en la escorrentía y el transporte de sedimentos , [ 9 ] la adición de algoritmos de ET de Penman-Monteith , [ 10 ] flujo lateral convergente subsuperficial para representar la escorrentía de área de fuente variable , [ 11 ] rutinas mejoradas de biomasa del dosel para aplicaciones forestales, [ 12 ] y la incorporación de una rutina hidrológica invernal alternativa basada en el balance energético . [ 13 ] También se han creado varios programas modernos de interfaz gráfica de usuario para facilitar la aplicación de WEPP. La interfaz principal del modelo es una aplicación independiente para Windows (descargable en: https://www.ars.usda.gov/midwest-area/west-lafayette-in/national-soil-erosion-research/docs/wepp/research/ ), que permite al usuario simular perfiles de laderas y pequeñas cuencas hidrográficas, y tener control total sobre todos los parámetros de entrada del modelo (Figura 1). Además, las interfaces web permiten un uso rápido del modelo, con acceso a bases de datos existentes sobre suelos , clima y gestión (Figura 2).

También están disponibles varias interfaces geoespaciales para WEPP (ejemplo en la Figura 3):

  1. GeoWEPP [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] – una extensión de ArcView o ArcGIS que se ejecuta junto con la interfaz de Windows de WEPP
  2. Interfaz SIG en línea basada en la web para WEPP utilizando el programa SIG de código abierto MapServer [ 17 ]
  3. Proyecto de Erosión Diaria de Iowa [ 18 ]
  4. NetMap [ 19 ]

Aplicaciones forestales y de pastizales

El Servicio Forestal de los Estados Unidos ha desarrollado un conjunto de interfaces de internet , las interfaces WEPP del Servicio Forestal (FS WEPP) , para facilitar su uso por parte de las partes interesadas en la gestión forestal y de pastizales (ingenieros forestales, científicos de pastizales, personal regulador federal y estatal) y el público en general. [ 20 ] Se puede acceder a las interfaces y ejecutarlas fácilmente a través de internet ( http://forest.moscowfsl.wsu.edu/fswepp/ ), y no requieren un conocimiento profundo de los principios de hidrología , hidráulica y erosión integrados en el modelo WEPP. Las interfaces FS WEPP incluyen:

  • Drenaje transversal: para predecir la producción de sedimentos de un segmento de carretera que atraviesa una zona de amortiguación.
  • Rock:Clime – para crear y descargar un archivo climático WEPP modificado
  • WEPP:Road – para predecir la erosión en un tramo de camino forestal
  • WEPP:Road Batch – para predecir la erosión en múltiples segmentos de caminos forestales
  • WEPP alterado: para predecir la erosión causada por perturbaciones en pastizales y bosques ( incendios forestales , operaciones de cosecha ).
  • Modelo de sedimentos de la cuenca del lago Tahoe (en construcción): para predecir la escorrentía y la erosión en la cuenca del lago Tahoe.
  • WEPP FuME (Gestión de combustible): para predecir la erosión derivada de las prácticas de gestión de combustible.
  • ERMiT (Herramienta de Gestión del Riesgo de Erosión): para predecir la probabilidad de aporte de sedimentos con diversos tratamientos de mitigación en cada uno de los cinco años posteriores a un incendio forestal.

Véase también

Referencias

  1. ↑ Laflen, JM, LJ Lane y GR Foster. 1991. WEPP: una nueva generación de tecnología de predicción de la erosión. Journal of Soil Water Conservation 46(1): 34–38.
  2. ↑ Laflen, JM, WJ Elliot, DC Flanagan, CR Meyer y MA Nearing. 1997. WEPP predice la erosión hídrica utilizando un modelo basado en procesos. Journal of Soil Water Conservation 52(2): 96–102.
  3. ↑ Flanagan, DC, JE Gilley y TG Franti. 2007. Proyecto de predicción de la erosión hídrica (WEPP): historial de desarrollo, capacidades del modelo y mejoras futuras. Transactions of the ASABE 50(5):1603-1612.
  4. ↑ Flanagan, DC y MA Nearing (eds.). 1995. Documentación del modelo de perfil de ladera y cuenca hidrográfica del Proyecto de Predicción de la Erosión Hídrica del USDA (WEPP) . Informe NSERL n.° 10, Laboratorio Nacional de Investigación de la Erosión del Suelo, Servicio de Investigación Agrícola del USDA, West Lafayette, Indiana.
  5. ↑ Flanagan, DC y SJ Livingston, (eds.) 1995. Resumen del usuario de WEPP . Informe NSERL n.° 11. West Lafayette, IN: USDA ARS NSERL.
  6. ↑ Flanagan, DC, JC Ascough II, MA Nearing y JM Laflen. 2001. Capítulo 7: El modelo del Proyecto de Predicción de la Erosión Hídrica (WEPP). En (RS Harmon y WW Doe III, eds.): Modelado de la erosión y evolución del paisaje . Kluwer Academic / Plenum Publishers, Nueva York, NY. 145-199
  7. ↑ Nicks, AD, LJ Lane y GA Gander. 1995. Generador meteorológico. En: Flanagan, DC y MA Nearing (eds.), Documentación del modelo de perfil de ladera y cuenca hidrográfica del proyecto de predicción de erosión hídrica del USDA . Informe NSERL n.º 10. West Lafayette, IN: USDA ARS NSERL.
  8. ↑ Daly, C. 2009. PRISM Group. Disponible en: http://www.prism.oregonstate.edu/ .
  9. ↑ Wu, JQ y S. Dun. 1998. Actualización de la versión de cuencas hidrográficas del WEPP para condiciones forestales. Informe final para el Servicio Forestal del USDA, Estación de Investigación de las Montañas Rocosas, Moscow, ID.
  10. ↑ Wu, JQ, S. Dun, WJ Elliot y DC Flanagan. 2004. Modificación y prueba de las rutinas de evapotranspiración (ET) en el modelo WEPP. Presentado en la Reunión Anual Internacional de la ASAE de 2004 , del 1 al 4 de agosto de 2004, Ottawa, Canadá. St. Joseph, MI: ASAE.
  11. ↑ Wu, JQ, S. Dun, WJ Elliot y DC Flanagan. 2004. Rutinas de flujo de agua subterránea en el modelo WEPP: Modificación y validación. Presentado en la Reunión Anual Internacional de la ASAE de 2004 , del 1 al 4 de agosto de 2004, Ottawa, Canadá. St. Joseph, MI: ASAE.
  12. ↑ Dun, S., JQ Wu, WJ Elliot, PR Robichaud, DC Flanagan, JR Frankenberger, RE Brown y AD Xu. 2009. Adaptación del modelo del Proyecto de Predicción de la Erosión Hídrica (WEPP) para aplicaciones forestales. Journal of Hydrology 366(1−4): 45–54.
  13. ↑ Singh, P., JQ Wu, DK McCool, S. Dun, CH. Lin y JR Morse. 2009. Procesos hidrológicos y de erosión invernales en la región de Palouse de EE. UU.: experimentación de campo y simulación WEPP. Vadose Zone Journal 8(2): 426–436.
  14. ↑ Cochrane, TA y DC Flanagan. 1999. Evaluación de la erosión hídrica en pequeñas cuencas hidrográficas mediante WEPP con SIG y modelos digitales de elevación. Journal of Soil Water Conservation 54(4): 678–685.
  15. ↑ Renschler, CS, DC Flanagan, BA Engel y JR Frankenberger. 2002. GeoWEPP: la interfaz geoespacial del Proyecto de Predicción de la Erosión Hídrica. Documento ASAE n.° 02-2171. 10 págs.
  16. ↑ Renschler, CS 2003. Diseño de interfaces geoespaciales para escalar modelos de procesos: el enfoque GeoWEPP. Hydrological Processes 17(5): 1005–1017.
  17. ↑ Flanagan, DC, JR Frankenberger y BA Engel. 2004. Aplicación SIG basada en la web del modelo WEPP. Documento n.° 042024. Presentado en la Reunión Internacional Anual de la ASAE de 2004 , del 1 al 4 de agosto de 2004, Ottawa, Canadá. St. Joseph, MI: ASAE. 12 págs.
  18. ↑ Cruse, RM, DC Flanagan, JR Frankenberger, BK Gelder, D. Herzmann, D. James, W. Krajewski, M. Kraszewski, JM Laflen y D. Todey. 2006. Estimaciones diarias de precipitación, escorrentía de agua y erosión del suelo en Iowa. Journal of Soil Water Conservation . 61(4): 191–199.
  19. ↑ Benda, L., D. Miller, K. Andras, P. Bigelow, G. Reeves y D. Michael. 2007. NetMap: una nueva herramienta en apoyo de la ciencia de las cuencas hidrográficas y la gestión de recursos. Forest Science 53(2): 206–219.
  20. ↑ Elliot, WJ 2004. Interfaces de internet WEPP para la predicción de la erosión forestal. Journal of the American Water Resources Association 40(2): 299–309.