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水浸食予測プロジェクト（WEPP）モデルは、水文学、植物科学、水力学、浸食力学の基礎に基づいて構築された物理ベースの浸食シミュレーションモデルです。[ 1 ] [ 2 ]このモデルは、Universal Soil Loss Equation （ USLE）に代わるものとして、政府機関の科学者チームによって開発され、米国および世界中で広く使用されています。[3] WEPPには、気候、地形、土壌、管理（植生）の4つの入力が必要です。また、水収支（表面流出、地下水流、蒸発散）、斜面沿いのポイントでの土壌の剥離と堆積、堆積物の供給、植生の成長など、さまざまな種類の出力を提供します。WEPPモデルは、1995年の公開以来継続的に改良されており、さまざまな分野（農地、放牧地、林業、漁業、露天掘りなど）に適用できます。
能力と強さ
WEPPは、広範囲の地理的条件や土地利用および管理条件に適用可能であり、小規模（丘陵斜面、道路、小区画）および大規模（流域）の両方の規模で、イベントベースまたは継続的に土壌の剥離と堆積の空間的および時間的分布を予測できます。[4] [5] [6]このモデルの丘陵斜面への適用では、土壌、植生、および植物/管理条件のさまざまな分布を持つ単一のプロファイルをシミュレートできます。WEPP流域への適用では、複数の丘陵斜面、水路、および貯水池を相互にリンクして、流域全体からの流出量と堆積量を予測できます。このモデルは、米国全土の多数の土壌に対してパラメーター化されており、モデルのパフォーマンスは、さまざまな土地利用および管理条件下で評価されています。さらに、WEPPは、補助的な確率的気候ジェネレーターであるCLIGENを使用して、長期の毎日の気候データを生成することができます。[7] CLIGENデータベースには、米国の2,600を超える気象観測所からの気象統計が含まれています。WEPP気候データベースはPRISMデータベースによって補完されており、 [8]経度、緯度、標高に基づいて気候データをさらに精緻化しています。WEPPは、毎日の流出量、地下水流量、および堆積物の排出量を、一次粘土、一次シルト、小骨材、大骨材、一次砂の5つの粒子サイズクラスに分類して提供できるため、選択的な堆積物輸送の計算や、微細堆積物サイズの濃縮が可能です。
最近の改善
過去 10 年間で、研究者らは WEPP モデルに大幅な改良を加えてきました。これには、水理構造物や貯水池が流出や堆積物運搬に与える影響をシミュレートするアルゴリズムの改良、[9]ペンマン–モンティス ETアルゴリズムの追加、[10]変動する発生源からの流出を表す地下収束側方流、[11]森林への適用を目的としたキャノピーバイオマスルーチンの改良、 [12]エネルギーバランスに基づく冬季水文学ルーチンの組み込みなどが含まれます。[13]また、WEPP をより簡単に適用できるように、最新のグラフィカルユーザーインターフェイスプログラムも多数作成されています。このモデルの主なインターフェイスは、スタンドアロンのWindowsアプリケーション (http://www.ars.usda.gov/Research/docs.htm?docid=10621 からダウンロード可能) です。これにより、ユーザーは丘陵斜面のプロファイルや小規模な流域をシミュレートし、すべてのモデル入力を完全に制御できます (図 1)。さらに、Web ベースのインターフェースにより、既存の土壌、気候、管理データベース にアクセスしながらモデルを迅速に使用できるようになります(図 2)。
WEPP への地理空間 インターフェースもいくつか用意されています (図 3 の例)。
- GeoWEPP [14] [15] [16] – WEPP Windowsインターフェースと連動して動作するArcViewまたはArcGISの拡張機能
- オープンソースのMapServer GISプログラムを使用したWEPPへのオンラインウェブベースGISインターフェース[17]
- アイオワデイリーエロージョンプロジェクト[18]
- ネットマップ[19]
森林および牧草地への応用
米国森林局は、森林および牧草地管理の利害関係者（森林技術者、牧草地科学者、連邦および州の規制当局職員）および一般の人々がより簡単にアプリケーションを利用できるように、一連のインターネットインターフェース、森林局WEPP（FS WEPP）インターフェースを開発しました。 [20]インターフェースはインターネット（http://forest.moscowfsl.wsu.edu/fswepp/）から簡単にアクセスして実行でき、WEPPモデルに組み込まれている水文学、水力学、浸食の原理を深く理解する必要はありません。FS WEPPインターフェースには次のものが含まれます。
- クロスドレイン –バッファを横切る道路区間からの土砂流出量を予測する
- Rock:Clime – 修正されたWEPP気候ファイルを作成してダウンロードする
- WEPP:Road – 森林道路区間の浸食を予測する
- WEPP:Road Batch – 複数の森林道路セグメントからの侵食を予測する
- 撹乱WEPP – 牧草地や森林の撹乱（山火事、伐採作業）による浸食を予測する
- タホ湖盆地堆積物モデル（構築中） -タホ湖盆地の流出と浸食を予測します
- WEPP FuME（燃料管理） – 燃料管理慣行による浸食を予測する
- ERMiT（侵食リスク管理ツール） –山火事後の5年間の各年における、さまざまな緩和措置による土砂流出の可能性を予測する
参照
参考文献
- ^ Laflen, JM, LJ Lane, GR Foster. 1991. WEPP—次世代の侵食予測技術。土壌水保全ジャーナル46(1): 34–38。
- ^ Laflen, JM, WJ Elliot, DC Flanagan, CR Meyer, MA Nearing. 1997. WEPPプロセスベースモデルを用いた水浸食予測。土壌水保全ジャーナル52(2):96–102。
- ^ Flanagan, DC, JE Gilley、TG Franti。2007年。「水浸食予測プロジェクト（WEPP）：開発の歴史、モデルの機能、将来の機能強化」。ASABE誌50(5):1603-1612。
- ^ Flanagan, DC、MA Nearing (編)。1995 年。USDA水侵食予測プロジェクト (WEPP) 丘陵斜面プロファイルと流域モデル文書。NSERL レポート No. 10、国立土壌侵食研究所、USDA 農業研究サービス、ウェストラファイエット、インディアナ州。
- ^ Flanagan, DC、および SJ Livingston、(編) 1995. WEPP ユーザー概要。NSERL Rep. No. 11。ウェストラファイエット、インディアナ州: USDA ARS NSERL。
- ^ Flanagan, DC、JC Ascough II、MA Nearing、JM Laflen。2001 年。第 7 章: 水浸食予測プロジェクト (WEPP) モデル。RS Harmon および WW Doe III 編著「Landscape Erosion and Evolution Modeling」。Kluwer Academic / Plenum Publishers、ニューヨーク、NY。145-199
- ^ Nicks, AD, LJ Lane、GA Gander。1995 年。天気ジェネレーター。Flanagan, DC および MA Nearing (編)、USDA 水侵食予測プロジェクト 丘陵斜面プロファイルおよび流域モデル ドキュメント。NSERL レポート 10。ウェスト ラファイエット、インディアナ州: USDA ARS NSERL。
- ^ Daly, C. 2009. PRISM グループ。http://www.prism.oregonstate.edu/ から入手可能。
- ^ Wu, JQ、および S. Dun。1998。森林状況に合わせた WEPP 流域バージョンのアップグレード。米国農務省森林局、ロッキー山脈研究ステーション、モスクワ、アイダホ州への最終報告書。
- ^ Wu, JQ, S. Dun, WJ Elliot、DC Flanagan。2004。WEPP モデルの蒸発散量 (ET) ルーチンの修正とテスト。2004年 8 月 1 日〜4 日、カナダのオタワで開催された 2004 ASAE 年次国際会議で発表。ミシガン州セントジョセフ: ASAE。
- ^ Wu, JQ, S. Dun, WJ Elliot、DC Flanagan。2004。WEPP モデルにおける地下水流動ルーチン: 修正と検証。2004年 8 月 1 日〜4 日、カナダのオタワで開催された2004 ASAE 年次国際会議で発表。ミシガン州セントジョセフ: ASAE。
- ^ Dun, S., JQ Wu, WJ Elliot, PR Robichaud, DC Flanagan, JR Frankenberger, RE Brown および AD Xu. 2009. 森林への水食予測プロジェクト (WEPP) モデルの適用。Journal of Hydrology 366(1−4): 45–54。
- ^ Singh, P., JQ Wu, DK McCool, S. Dun, CH. Lin, JR Morse. 2009.米国パルース地域における冬季の水文学的および侵食プロセス：現地実験とWEPPシミュレーション。Vadose Zone Journal 8(2): 426–436。
- ^ Cochrane, TA, DC Flanagan. 1999. WEPPとGISおよびデジタル標高モデルを使用した小規模流域の水浸食の評価。土壌水保全ジャーナル54(4):678–685。
- ^ Renschler, CS, DC Flanagan, BA Engel、JR Frankenberger。2002. GeoWEPP – 水浸食予測プロジェクトへの地理空間インターフェース。ASAE 論文番号 02-2171。10 ページ。
- ^ Renschler, CS 2003. プロセスモデルをスケールするための地理空間インターフェースの設計：GeoWEPPアプローチ。水文学プロセス17(5):1005–1017。
- ^ Flanagan, DC, JR Frankenberger および BA Engel。2004。WEPP モデルの Web ベース GIS アプリケーション。論文番号 042024。2004年 8 月 1 〜 4 日にカナダのオタワで開催された 2004 ASAE 年次国際会議で発表。ミシガン州セントジョセフ: ASAE。12 ページ。
- ^ Cruse, RM, DC Flanagan, JR Frankenberger, BK Gelder, D. Herzmann, D. James, W. Krajewski, M. Kraszewski, JM Laflen、および D. Todey。2006年。アイオワ州の降雨量、水流出量、および土壌浸食の毎日の推定値。土壌水保全ジャーナル。61(4): 191–199。
- ^ Benda, L., D. Miller, K. Andras, P. Bigelow, G. Reeves, D. Michael. 2007. NetMap: 流域科学と資源管理を支援する新しいツール。森林科学53(2): 206–219。
- ^ Elliot, WJ 2004.森林侵食予測のためのWEPPインターネットインターフェース。アメリカ水資源協会誌40(2):299–309。
外部リンク
- WEPP – 公式サイト – 米国農務省農業研究局国立土壌侵食研究所 (NSERL)
- WEPP Web インターフェース – NSERL、USDA 農業研究局
- 森林局 WEPP インターフェース –米国農務省森林局 ロッキー山脈研究ステーション
- GeoWEPP –ニューヨーク州立大学バッファロー校
- NetMap – 地球システム研究所