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El modelo del Proyecto de Predicción de Erosión Hídrica ( WEPP ) es un modelo de simulación de erosión basado físicamente construido sobre los fundamentos de la hidrología , la ciencia vegetal , 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 gestión ( vegetación ); y proporciona varios tipos de salidas, incluido el balance hídrico ( escorrentía superficial , flujo subterráneo y evapotranspiración ), desprendimiento y deposición del 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 entrega pública en 1995, y es aplicable para una variedad de áreas (por ejemplo, tierras de cultivo , pastizales , silvicultura , pesca y minería de carbón a cielo abierto ).

Capacidad y fuerza

WEPP es aplicable para una amplia gama de condiciones geográficas, de uso y gestión de la tierra, y es capaz de predecir distribuciones espaciales y temporales del desprendimiento y deposición del suelo en forma de evento o continua, tanto a escala pequeña (laderas, caminos, pequeñas parcelas) como grande ( cuencas hidrográficas ). [4] [5] [6] Las aplicaciones de laderas del modelo pueden simular un único perfil con diversas distribuciones de suelo , vegetación y condiciones de planta/gestión. En las aplicaciones de cuencas hidrográficas de WEPP, se pueden vincular múltiples laderas, canales y embalses, y predecir la escorrentía y el rendimiento de sedimentos de toda la cuenca . El modelo ha sido parametrizado para una gran cantidad de suelos en los EE. UU. y se ha evaluado el rendimiento del modelo en una amplia variedad de condiciones de uso y gestión de la tierra. 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 escorrentía diaria , flujo subterráneo y salida de sedimentos categorizados en cinco clases de tamaño de partícula : arcilla primaria , limo primario , agregados pequeños, agregados grandes y arena primaria , lo que permite el cálculo del transporte selectivo de sedimentos y el enriquecimiento de los tamaños de sedimentos finos.

Mejora reciente

Durante la última década, los investigadores han realizado mejoras significativas al modelo WEPP. Estas incluyen algoritmos mejorados para simular el efecto de las estructuras hidráulicas y los embalses en la escorrentía y la entrega de sedimentos , [9] la adición de algoritmos Penman-Monteith ET , [10] flujo lateral convergente del subsuelo para representar la escorrentía del 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 de interfaz gráfica de usuario modernos para ayudar a una aplicación más sencilla de WEPP. La interfaz principal para el modelo es una aplicación independiente de Windows (descargable a través de: http://www.ars.usda.gov/Research/docs.htm?docid=10621), que permite a un usuario simular perfiles de laderas y pequeñas cuencas hidrográficas y tener control total sobre todas las entradas del modelo (Figura 1). Además, las interfaces basadas en la web permiten un uso rápido del modelo mientras se accede 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 WEPP de Windows
  2. Interfaz SIG basada en web en línea para WEPP utilizando el programa SIG de código abierto MapServer [17]
  3. Proyecto de erosión diaria de Iowa [18]
  4. Mapa de red [19]

Aplicaciones en bosques y pastizales

El Servicio Forestal de los Estados Unidos ha desarrollado un conjunto de interfaces de Internet , las interfaces Forest Service WEPP (FS WEPP), para facilitar su aplicación a las partes interesadas en la gestión de bosques y pastizales (ingenieros forestales, científicos de pastizales, personal regulador federal y estatal) y al público en general. [20] Se puede acceder fácilmente a las interfaces y ejecutarlas a través de Internet (http://forest.moscowfsl.wsu.edu/fswepp/), y no requieren ningún conocimiento profundo de los principios hidrológicos , hidráulicos y de erosión integrados en el modelo WEPP. Las interfaces FS WEPP incluyen:

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: predicción de la erosión hídrica mediante 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): historia del desarrollo, capacidades del modelo y mejoras futuras. Transactions of the ASABE 50(5):1603-1612.
  4. ^ Flanagan, DC y MA Nearing (eds.). 1995. USDA-Water Erosion Prediction Project (WEPP) Hillslope Profile and Watershed Model Documentation . Informe NSERL No. 10, Laboratorio Nacional de Investigación sobre la Erosión del Suelo, Servicio de Investigación Agrícola del USDA, West Lafayette, Indiana.
  5. ^ Flanagan, DC y SJ Livingston, (eds.) 1995. Resumen de usuario de WEPP . NSERL Rep. No. 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.): Landscape Erosion and Evolution Modeling . 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.), USDA-Water Erosion Prediction Project Hillslope Profile and Watershed Model Documentation . NSERL Rep. 10. West Lafayette, IN: USDA ARS NSERL.
  8. ^ Daly, C. 2009. Grupo PRISM. Disponible en: http://www.prism.oregonstate.edu/.
  9. ^ Wu, JQ y S. Dun. 1998. Actualización de la versión de cuenca hidrográfica del WEPP para las condiciones forestales. Informe final para el Servicio Forestal del USDA, Estación de Investigación de las Montañas Rocosas, Moscú, 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 Internacional Anual de la ASAE de 2004 , 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 Internacional Anual de la ASAE de 2004 , 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, Estados Unidos: 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 utilizando 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 para el Proyecto de predicción de la erosión hídrica. Documento ASAE n.º 02-2171. 10 págs.
  16. ^ Renschler, CS 2003. Diseño de interfaces geoespaciales para escalar modelos de procesos: el enfoque GeoWEPP. Procesos hidrológicos 17(5): 1005–1017.
  17. ^ Flanagan, DC, JR Frankenberger y BA Engel. 2004. Aplicación SIG basada en la Web del modelo WEPP. Documento n.º 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 precipitaciones, 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 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. Revista de la Asociación Estadounidense de Recursos Hídricos 40(2): 299–309.

Enlaces externos