Usando o modelo J2000

Da ILMS-Wiki
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The tutorial is prepared to use the J2000 hydrological model for hydrological system analysis of a river catchment. A test catchment and dataset of the Dudh Kosi river basin has been provided along with the tutorial. The Dudh Kosi river basin was used for the hydrological system analysis by using the J2000 hydrological model as a part of the PhD research (Nepal, 2012). The information provided here is largely based on this study. [http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=20854 PhD Thesis]. The motivation, objectives and methodological approach and the rational of using the J2000 model in the Dudh Kosi river basin are also presented. The users can use the test data to get familiar with the model application. At the same time, users can prepare their own dataset to understand the hydrological system dynamics of any river basin by following this tutorial.
+
Este tutorial foi preparado para demonstrar o uso do modelo hidrológico J2000 para a análise do sistema hidrológico de uma bacia hidrográfica. Um conjunto de dados de teste da bacia do rio Kosi Dudh está disponível juntamente com este tutorial. Essa bacia foi utilizada para a análise de sistema hidrológico usando o modelo hidrológico J2000 como parte da pesquisa de doutorado (Nepal, 2012). As informações fornecidas aqui baseiam-se em grande parte neste estudo [[http://www.db-thueringen.de/servlets/DocumentServlet?id=20854 Tese de Doutorado.]] Pode-se usar os dados de teste para familiarizar-se com a aplicação do modelo e, ao mesmo tempo, preparar-se o próprio conjunto de dados para simular o comportamento hidrológico de qualquer bacia, seguindo este tutorial. Uma seção separada é fornecida no final, demonstrando como usar o modelo J2000 para uma nova bacia: [http://ilms.uni-jena.de/ilmswiki/pt/index.php/Usando_o_modelo_J2000#Cria.C3.A7.C3.A3o_de_um_novo_modelo Criação de um novo modelo]. Da mesma forma, as informações sobre o forum de usuários da aplicação do Sistema Integrado de Gestão de Paisagens (ILMS - Integrated Landscape Management System) também são demonstradas no final desse tutorial. Esse fórum pode ser usado para a discussão de questões relacionadas com a aplicação da modelagem. Através dele, os programadores e usuários do modelo podem ser contactados.
  
= Who can use the tutorial =
+
Os diferentes componentes do software ILMS (ILMSimage, ILMSgis, ILMSmodel, e ILMSexplore) podem ser baixados [http://ilms.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/GRASS-HRU#Download.2FInstallation_of_GRASS-HRU aqui]. Este tutorial também explica como instalar o software ILMS.
  
The tutorial is prepared in such a way that the J2000 hydrological model can be used independently without any techtical support from model developers. Therefore, it can be used by students, model developers and researchers for the hydrological system analysis of a catchment. The tutorial should be read in conjunction with other sub-tutorials which has been mentioned in different part of this tutorial. Additionally, the tutorial is supplied with test dataset of the Dudh Kosi river basin (Nepal, 2012) which users can use to get familiar with the different aspects of the J2000 model. Similarly, users can also create their own dataset of the catchment of interest to run the model.
 
  
= Description of the test dataset =
+
= Quem pode usar esse tutorial? =
  
The tutorial is accompanied by the test dataset of the Dudh Kosi river basin. This hydro-meteorological data were provided by the Department of Hydrology and Meteorology (DHM), Government of Nepal. The DHM has provided permission to use the data along with the tutorial. The users are expected to use the tutorial along with the test data to understand different aspects of the J2000 modelling system and also aim to prepare their own dataset to run the model.
+
Esse tutorial é preparado de tal modo que o modelo hidrológico J2000 possa ser usado de forma independente, sem qualquer apoio técnico de promotores modelo. Portanto, ele pode ser usado por estudantes, desenvolvedores e pesquisadores de modelo para a análise do sistema hidrológico de uma bacia hidrográfica. O tutorial deve ser lido em conjunto com outros sub-tutoriais também explicados aqui. Além disso, o tutorial é fornecido com um conjunto de dados de teste da bacia do rio Kosi Dudh (Nepal, 2012), que pode ser utilizada para familiarizar-se com os diferentes aspectos do modelo J2000. Da mesma forma, também é possível criar-se o seu próprio conjunto de dados de uma bacia de interesse para a execução de um modelo.
  
== Motivation ==
+
= Descrição do conjunto de dados de teste =
  
This is the motivation of the study.  
+
Esse tutorial inclui o conjunto de dados de teste da bacia hidrográfica do Kosi Dudh. Essa é uma sub-bacia da bacia do rio Kosi, Nepal, localizada na região do Himalaia. O Departamento de Meteorologia de Hidrologia (DHM) do governo do Nepal coleta e gerencia os dados hidrometeorológicos. Seis estações de precipitação e uma climática estão disponíveis na bacia hidrográfica do Kosi Dudh. Uma vez que os dados de medida não podem ser distribuídos publicamente, os dados fornecidos aqui não provém de estações reais. Estes dados provém de estações virtuais em que dados regionalizados foram utilizados e processados ​​com erros aleatórios. Estes conjuntos de dados de entrada são fornecidos abaixo, juntamente com o diretório da área de trabalho para execução do modelo J2000. Os usuários devem utilizar o tutorial junto com os dados de teste para entender os diferentes aspectos do sistema de modelagem J2000 e também terem como objetivo preparar os seus próprios conjuntos de dados para executar o modelo. Deve-se contactar o [http://dhm.gov.np/ DHM Nepal] diretamente para se obter os dados reais observados das estações. Os resultados da modelagem com os dados medidos do DHM Nepal podem ser encontrados na tese de doutorado “Nepal, 2012”.
  
== Study area ==
+
Para se entender a motivação, os objetivos, a metodologia e área de estudo adotados para a dinâmica do sistema hidrológico da bacia do rio Kosi Dudh, essa tese de doutorado serve como boa fonte de detalhes.
  
This is the Study area, Dudh Kosi river basin.
+
= O modelo J2000 =
  
== Objectives and methods ==
+
O modelo J2000 é um modelo hidrológico distribuído e orientado em processos para simulações hidrológicas de bacias de meso e macro-escala. Ele está incorporado no Jena Adaptable Modelling System (JAMS), que é uma plataforma de software baseada em componentes para o desenvolvimento e aplicação de modelos ambientais (Kralisch e Krause 2006, Kralisch et.al. 2007). A simulação de diferentes processos hidrológicos é realizada em módulos de processo encapsulados, os quais são em grande parte independentes uns dos outros. Isto permite alterar, substituir ou adicionar módulos individuais ou processos sem se ter que reestruturar novamente o modelo desde o início. Com esta flexibilidade, um módulo de geleira é integrado como parte do estudo realizado por Nepal (2012) na região do Himalaia.
  
Objectives and methods
 
  
= The J2000 model=
+
O aplicativo de modelagem representa os processos hidrológicos importantes de uma bacia hidrográfica. O layout principal do modelo hidrológico J2000 é fornecido na figura abaixo. O layout também inclui o módulo de uma geleira, que foi aplicado na região do Himalaia. O sistema de modelagem diferencia-se entre os quatro componentes de escoamento diferentes de acordo com sua origem específica. O componente com maior dinâmica temporal é o escoamento rápido e direto (RD1) (fluxo terrestre). Ele consiste no escoamento de áreas fechadas e escoamento superficial vindos do escoamento de acesso saturado de acesso de infiltração. O componente de escoamento lento direto (RD2) (também conhecido como Interfluxo 1), que corresponde ao escoamento hipodérmico lateral na zona do solo, reage ligeiramente mais lentamente do que o RD1. Dois outros componentes de escoamento de fluxo básicos podem ser distinguidos. O escoamento de base relativamente rápido (RG1) (também conhecido como Interfluxo 2) simula o escoamento a partir da parte superior de um aquífero, que é mais permeável devido às intempéries, em comparação à zona inferior do aquífero. O componente de escoamento de base lento (RG2), o qual pode ser visto como o fluxo dentro de fracturas de rochas sólidas ou de matriz em aquíferos homogéneos não consolidados.
  
The J2000 model is a distributed and process oriented distributed hydrological model for hydrological simulations of meso-and macro-scale catchments. It is implemented in the Jena Adaptable Modelling system (JAMS), which is a software framework for component-based development and application of environmental models (Kralisch and Krause 2006, Kralisch et.al. 2007). The simulation of different hydrological processes is carried out in encapsulated process modules which are to a great extend independent of each other. This allows changing, substituting or adding single modules or processes without having to restructure the model once again from the start.  With this flexibility, a glacier module is integrated as a part of the study carried out by Nepal (2012) in the Himalayan region.
+
[[File: J2000 layout1.png | 500x500px | HRU diagrama esquemático]]
  
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A descrição pormenorizada dos sistemas de modelagem pode ser encontrada em muitas publicações. Algumas das publicações importantes são:
 +
(Krause, 2001,; Krause 2002,; Krause, 2010,; Nepal, 2012; Kralisch e Krause 2006,; Kralisch et.al. 2007). Algumas das publicações também podem ser acessadas ​​a partir deste link: http://jams.uni-jena.de/index.php?id=5582&L=2
  
The modelling application represents the important hydrological processes of a river catchment. The principal layout of the J2000 hydrological model is provided in the figure below. The layout also includes the glacier module which has been applied in the Himalayan region. The modelling system differentiates among four different runoff components according to their specific origin. The component with the highest temporal dynamics is the fast direct runoff (RD1) (overland flow). It consists of the runoff of sealed areas and surface runoff originating due to saturated access and infiltration access runoff. The slow direct runoff component (RD2) (also known as Interflow 1), which corresponds to the lateral hypodermic runoff within soil zone, reacts slightly more slowly. This process reacts slightly more slowly than RD1. Two further base flow runoff components can be distinguished. The relatively 'fast baseflow runoff (RG1) (also known as Interflow 2) simulates the runoff from the upper part of an aquifer, which is more permeable due to weathering, compared to the lower zone of the aquifer. The slow baseflow runoff component (RG2), which can be seen as flow within fractures of solid rocks or matrix in homogeneous unconsolidated aquifers.
+
= Preparação do Conjunto de Dados =
  
[[File:J2000 layout1.png|500x500px|HRU schematic diagram]]
+
== Arquivos de parâmetros de modelos ==
  
The detailed description of the modelling systems is provided in many publications. Some of the important publications are:
+
Os requisitos de dados para executar o modelo hidrológico J2000 são discutidos aqui em detalhe. Dois tipos de dados são necessários i) arquivos de parâmetros de modelo e ii) os dados de entrada meteorológicos. Os primeiros são preparados e quantificados dentro do ambiente GIS e conhecidos como arquivos de parâmetros de modelo. Os arquivos de parâmetros e seus valores ficam estáticos na aplicação de modelagem.
(Krause, 2001,; Krause 2002,; Krause, 2010,; Nepal, 2012; Kralisch and Krause 2006,; Kralisch et.al. 2007). Some of the publications can be also accessed from this link: http://jams.uni-jena.de/index.php?id=5582&L=2
+
  
= Dataset preparation=
+
Os usuários têm que preparar todos os dados de entrada (ou seja, solo, cobertura do solo, geologia, DEM) em formato raster com uma dada resolução. Ao delinear HRUs, todos os dados de entrada têm de ser fornecidos na mesma resolução. A resolução do conjunto de dados controla principalmente o número de HRUs a serem formadas sem se perder a heterogeneidade de uma bacia. Portanto, a resolução dos dados de entrada depende da bacia a ser modelada. Por exemplo, se a bacia é pequena (por exemplo, 1000 km ²), uma resolução entre 30-90 será adequada dependendo da resolução do conjunto de dados disponível. Da mesma forma, para bacias hidrográficas de meso-escala (por exemplo, 4000 km ²), uma resolução entre 250-500 m será adequado. Além disso, uma bacia com topografia plana (baixo gradiente, por exemplo) precisa de dados de alta resolução para caracterizar as traços de uma bacia hidrográfica.
  
== Model parameter files ==
+
A descrição detalhada para a derivaçao dos arquivos de parâmetros são fornecidas a seguir:
  
The requirements of the data to run the J2000 hydrological model is discussed in detail here. Two types of data are required i) model parameter files and ii) meteorological input data. The first one is prepared and quantified inside the GIS environment and known as model parameter files. The parameter files and their values are static in the modelling application.
+
=== Arquivo de parâmetros do solo ===
  
Users have to prepare all the input data (i.e. soil, land cover, geology, DEM) in raster format with certain resolution. While delineating HRUs, all the input data has to be provided in the same resolution. The resolution of the dataset mainly controls the number of HRUs to be formed without losing the heterogeneity of a catchment. Therefore, the resolution of input data depends upon the catchment to be modelled. For example, if the catchment is small (e.g. 1000 km²), the resolution between 30-90 is suitable depending upon the resolution of the available dataset. Similarly, for meso-scale catchment (e.g. 4000 km²), resolution between 250-500 m is suitable. In addition, a catchment with flat topography (e.g. low gradient) needs fine resolution data to characterise the features of a catchment.
+
A informação detalhada necessária para um arquivo de parâmetro do solo é apresentada na tabela abaixo.
 
+
The detailed descriptions to derive the parameter files are provided below:
+
 
+
===Soil parameter file===
+
 
+
The detailed information required for the soil parameter file is provided in Table below.
+
  
 
{| style="text-align:left;"
 
{| style="text-align:left;"
! width="15%" | Parameter|| width="85%" | Description
+
! width="15%" | Parâmetro || width="85%" | Descrição
 
|-
 
|-
|SID || soil type ID
+
|SID || tipo de solo ID
 
|-
 
|-
|depth || soil depth
+
|depth || profundidade do solo
 
|-
 
|-
|kf_min || minimum permeability coefficient
+
|kf_min || coeficiente de permeabilidade mínima
 
|-
 
|-
|depth_min|| depth of the horizon above the horizon with the smallest permeability coefficient
+
|depth_min|| profundidade do horizonte acima do horizonte com o menor coeficiente de permeabilidade
 
|-
 
|-
|kf_max || maximum permeability coefficient
+
|kf_max || coeficiente de permeabilidade máxima
 
|-  
 
|-  
|cap_rise || Boolean variable, that allows (1) or restricts (0) capillary ascension
+
|cap_rise || variável de Boole, que permite (1) ou restringe (0) a ascensão capilar
 
|-
 
|-
|aircap || air capacity (equivalent to large pore storage (LPS))
+
|aircap || capacidade de ar (equivalente ao reservatório de poros grandes (LPS))
 
|-
 
|-
|fc_sum || usable field capacity (equivalent to middle pore storage (MPS))
+
|fc_sum || capacidade de campo utilisável (equivalente ao reservatório de poros médios (MPS))
 
|-
 
|-
|fc_1 ...22  || usable field capacity per decimeter of profile depth
+
|fc_1 ...22  || capacidade de campo utilisável por decímetro da profundidade do perfil
 
|-
 
|-
 
|}
 
|}
  
The soil parameter file is one of the important parameter files which needs a range of information as shown in the table above to produce a comprehensive characterization regarding water holding capacity of different soil types. For this, the texture information of soil types of different soil horizons are required. A detailed description of how to produce a soil parameter file is provided here:
+
O arquivo de parâmetros do solo é um dos importantes, os quais necessitam de uma série de informações, como mostrado na tabela acima, para produzir uma caracterização completa sobre a capacidade de retenção de água de diferentes tipos de solo. Para tal, a informação sobre a textura de tipos de solo de diferentes horizontes de solo é necessária. Uma descrição detalhada de como produzir um arquivo de parâmetro do solo pode ser encontrada aqui:
  
[[Soil_parameterization|How to prepare soil parameter file]]
+
[[Parametriza%C3%A7%C3%A3o_do_solo| Como preparar um arquivo de parâmetros do solo]]
  
===Land cover parameter file===
+
=== Arquivo de parâmetros da cobertura da terra===
  
The land-use parameter file requires information about the land-use and land-cover of a catchment which controls the different aspects of hydrology. Such information can be derived from literature where the spatial information about the land-use and land-cover is provided. Alternatively, such information can be estimated by using remote sensing images and subsequent classification. The J2000 hydrological model requires major classification of land-use and land-cover which affects the hydrological dynamics.  
+
O arquivo de parâmetro do uso da terra requer informações sobre o uso da terra e da cobertura da terra de uma bacia hidrográfica, o que controla os diferentes aspectos da hidrologia. Tais informações podem ser derivadas a partir da literatura na qual a informação espacial acerca do uso do solo e da cobertura da terra é fornecida. Alternativamente, elas pode ser estimadas por meio de imagens de satélites e de classificação subsequente. O modelo hidrológico J2000 requer uma maior classificação  do uso do solo e da cobertura da terra, o que afeta a dinâmica hidrológica.
  
[[Land_use_parameter|How to prepare land cover parameter file]]
+
[[Parâmetro_do_uso_da_terra|Como preparar um arquivo de parâmetros da cobertura da terra]]
  
===Hydro-geological parameter file===
+
=== Arquivo de parâmetros hidrogeológico ===
  
The information required for the Hydro-geological parameter file is provided below:
+
As informações necessárias para o arquivo de parâmetros hidrogeológico estão disponíveis  abaixo:
  
*hgeo.par
+
* Hgeo.par
  
{| style="text-align:left;"
+
{| Style="text-align:left;"
! width="15%" | parameter|| width="85%" | description
+
! width="15%"|Parâmetro||width="85%"|Descrição
 
|-
 
|-
|GID || hydro-geology ID
+
|GID || hidro-geologia ID
 
|-
 
|-
|RG1_max || maximum storage capacity of the upper ground-water reservoir
+
|RG1_max || capacidade máxima de armazenamento do reservatório de água subterrânea superior
 
|-
 
|-
|RG2_max || maximum storage capacity of the lower ground-water reservoir
+
|RG2_max || capacidade máxima de armazenamento do reservatório de água subterrânea inferior
 
|-
 
|-
|RG1_k || storage coefficient of the upper ground-water reservoir
+
|RG1_k || coeficiente de armazenamento do reservatório de água subterrânea superior
 +
|-
 +
|RG2_k || Coeficiente de armazenamento da parte inferior do reservatório de água subterrânea
 
|-
 
|-
|RG2_k || storage coefficient of the lower ground-water reservoir
 
|-
 
 
|}
 
|}
  
The storage capacity of the upper (RG1) and lower (RG2) groundwater storage can be estimated by analyzing geological information of the area. The storage capacity is normally controlled by the geological formation, rock types, origin and nature of rocks and permeability. These values are expressed as maximum storage volume in mm/day of each storage type. The storage coefficient values (RG1_k and RG2_k) are used as a general recession co-efficient of two storage. These are expressed as retention time in days in the particular storage. The recession is further controlled by a flexible calibration parameter within the model.
+
A capacidade de armazenamento do reservatório de água subterrânea superior (RG1) e inferior (RG2) pode ser estimada analisando-se a informação geológica da área. A capacidade de armazenamento é normalmente controlada pela formação geológica, os tipos de rochas, origem e natureza das rochas e permeabilidade. Estes valores são expressos como volume de armazenamento máximo em mm/dia de cada tipo de reservatório. Os valores de coeficiente de armazenamento (RG1_k e RG2_k) são usadas como um co-eficiente de recessão geral de dois reservatórios. Estes são expressos como tempo de retenção em dias no reservatório específico. A recessão é ainda controlada por um parâmetro de calibração flexível dentro do modelo.
  
The detailed description of the hydro-geological parameter is provided here: [[Hydrogeo_parameter|How to derive hydro-geological parameter file]]
+
A descrição detalhada do parâmetro hidrogeológico está disponível aqui: [[Parâmetro_Hidrogeológico|Como derivar um arquivo de parâmetro hidrogeológico]]
  
===HRUs and Reach parameter files===
+
=== Arquivos de parâmetros de HRUs e trechos fluviais ===
  
Hydrological Response Units (HRUs) are the modelling entities for the J2000 hydrological model. HRUs are 'spatial model entities which are distributed, heterogeneous structured entities having a common climate, land-use, soil, and geology controlling their hydrological dynamics' (Flügel 1995). The areas which comprise similar properties such as topography (slope, aspects), land-use, soil and geology, and behave similarly in their hydrological response, are merged to develop a HRU. The variation of the hydrological process dynamics within the HRU should be relatively small compared to the dynamics in a different HRU (Flügel 1995).
+
As Unidades de Resposta Hidrológicas (HRUs - Hydrological Response Units) são as unidades de modelagem para o modelo hidrológico J2000. As HRUs são "unidades de modelo espaciais que são unidades estruturadas distribuídas e heterogêneas com um clima, uso da terra, solos, geologia comuns , controlando seus dinâmica hidrológica" (Flügel, 1995). As áreas que compreendem propriedades semelhantes, como a topografia (declividade, outros aspectos), uso da terra, solo e geologia, e se comportam de forma semelhante em sua resposta hidrológica, são mescladas para se desenvolver uma HRU. A variação da dinâmica do processo hidrológico dentro da HRU deve ser relativamente pequena em comparação com a dinâmica de uma HRU diferente (Flügel 1995).
  
The process of delineating HRUs is described in the following tutorial. [[GRASS-HRU|GRASS-HRU tutorial]]. Users need to prepare the following file for the HRU delineation.
+
O processo de delineamento de HRUs é descrito no seguinte tutorial. [[http://ilms.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/GRASS-HRU | GRASS-HRU Tutorial]]. Os usuários precisam preparar o seguinte arquivo para o delineamento de uma HRU.
  
*Digital Elevation Model (DEM)
+
* Modelo de Elevação Digital (DEM)
*Soil
+
* Solo
*Land-use
+
* Uso da terra
*Hydro-geology
+
* Hidrogeologia
  
All these data must be supplied in a *.tiff data format with the same resolution. The delineation of HRUs processes provides HRU and Reach parameter files at the end.
+
Todos estes dados devem ser fornecidos em um arquivo formato de dados *.tiff com a mesma resolução. O delineamento de processos de HRUs acaba por fornecer arquivos de parâmetros de HRU e trechos fluviais.
  
  
*HRU parameter file (*hru.par)
+
* Arquivo de parâmetro HRU (* hru.par)
  
[[File:HRUsfigure.jpg|thumb|right|HRU schematic diagram]]
+
[[File:HRUsfigure.jpg|thumb|right|HRU Diagrama esquemático]]
  
{| style="text-align:left;"
+
{| Style="text-align:left;"
! width="15%" | parameter|| width="85%" | description
+
! width="15%"| Parâmetro|| width="85%" | Descrição
 
|-
 
|-
 
|ID || HRU ID
 
|ID || HRU ID
 
|-
 
|-
|x || easting of the centroid point
+
|x || Avanço para leste (easting) do ponto centróide
 
|-
 
|-
|y || northing of the centroid point
+
|y || Avanço para o norte (northing) do ponto centróide
 
|-
 
|-
|elevation || mean elevation
+
|elevation || elevação média
 
|-
 
|-
|area || area
+
|area || área
|-
+
|type || drainage type: HRU drains in HRU (2), HRU drains in channel part (3)
+
 
|-
 
|-
|to_poly || ID of the underlying HRU  
+
|type || tipo de drenagem: a HRU drena na HRU (2), a HRU drena na parte do canal (3)
 
|-
 
|-
|to_reach || ID of the adjacent channel part
+
|to_poly || ID da HRU subjacente
 
|-
 
|-
|slope || slope
+
|to_reach || ID da parte do canal adjacente
 
|-
 
|-
|aspect || aspect
+
|slope || declive
 
|-
 
|-
|flowlength || flow length
+
|aspect || aspecto
 
|-
 
|-
|soilID || ID soil class
+
|flowlength || Comprimento do fluxo
 
|-
 
|-
|landuseID || ID land use class
+
|soilID || ID da classe do solo
 
|-
 
|-
|hgeoID || ID hydrogeologic class
+
|landuseID || ID da classe do uso da terra
 +
|-
 +
|HgeoID || ID da classe hidrogeológica
 
|-
 
|-
 
|}
 
|}
  
A sample HRU parameter file is provided below.
+
Um exemplo de arquivo de parâmetro HRU é fornecido abaixo.
  
  
[[File:HRUpara2.png||700x700px|HRU parameter file]]
+
[[File: HRUpara2.png | | 700x700px | Arquivo de Parâmetro HRU]]
  
The HRU parameter file stores the spatial attributes of the catchment area where information about elevation, area, aspect, coordinates (x,y), land-use type (landuseID), hydrogeology(hgeoID) and soil(soilID) is stored for each HRU. The HRUs are topologically connected for lateral routing to simulate lateral water transport processes from an HRU to an HRU and were further connected to a nearby reach for reach routing. The column (to_poly) defines the HRU which passes water to the next HRU.
+
O arquivo de parâmetro HRU armazena os atributos espaciais da bacia hidrográfica onde a informação sobre a elevação, área, aspecto, as coordenadas (x, y), tipo de uso da terra (landuseID), hidrogeologia (hgeoID) e solo (soilID) são armazenados para cada HRU. As HRUs são topologicamente ligadas ao encaminhamento lateral para simular os processos de transporte de água a partir de uma HRU para outra HRU e foram ainda ligadas a um afluente próximo para o roteamento de trechos fluviais. A coluna (to_poly) define a HRU que passa água para a próxima HRU.
  
The connection between the HRU parameter file and other parameter files is solved inside former. For example, in the HRU parameter file, the HRU id 1 has all the necessary information as required in the table above, including the land-use, the soil and geology type which the HRU1 belongs to:
+
A conexão entre o arquivo de parâmetro HRU e outros arquivos de parâmetros é resolvida dentro da anterior. Por exemplo, no arquivo de parâmetro HRU, o id HRU 1 tem todas as informações necessárias, conforme exigido na tabela acima, incluindo o uso da terra, o solo e o tipo de geologia, as quais pertencem à HRU1:
  
  
*Reach parameter file (*reach.par)
+
* Arquivo de parâmetro de trechos (* reach.par)
  
{| style="text-align:left;"
+
{| Style="text-align:left;"
! width="15%" | parameter|| width="85%" | description
+
! width="15%" | Parâmetro || width="85%" | Descrição
 
|-
 
|-
|ID || channel part ID
+
|ID || ID da parte do canal
 
|-
 
|-
|length || length
+
|length || comprimento
 
|-
 
|-
|to-reach || ID of the underlying channel part
+
|to-reach || ID da parte subjacente do canal
 
|-
 
|-
|slope || slope
+
|slope || declive
 
|-
 
|-
|rough || roughness value according to MANNING
+
|rough || Valor de rugosidade de acordo com MANNING  
|-  
+
|-
|width || width
+
|width || Largura
 
|-
 
|-
 
|}
 
|}
  
The reach parameter file stores the information about stream characteristics as well as the relationship between stream networks to accomplish reach routing. The reach parameter file contains information on the structure of the flow topology by noting the ID for every reach into which it transfers. The reach parameter is produced along with the HRU delineation process and also comprises the information as required in the table above.
+
O arquivo de parâmetro de trechos armazena as informações sobre as características de fluxo, bem como a relação entre as redes de fluxo para realizar o roteamento de trechos. Ele ainda contém informação sobre a estrutura da topologia de fluxo observando o ID para cada trecho fluvial em que transfere. O parâmetro de trechos é produzido em conjunto com o processo de delimitação da HRU e compreende também a informação requerida na tabela acima.
  
With respect to the figure of the HRU parameter file above, the HRU ID 1 contributes water directly to REACH ID 1 whereas HRU ID 16 contributes water to HRU ID 5 which then contributes to REACH ID 2. The interactions between the parameter files were solved by a relation between soil, land use and hydrogeological descriptors in the HRU parameter file and respective descriptors in the other parameter files.
+
Com relação à figura do arquivo de parâmetro HRU acima, o ID HRU1 contribui com água diretamente para o REACH ID1, enquanto o HRU ID 16 contribui com água para HRU ID 5 que então contribui para o REACH ID 2. As interações entre os arquivos de parâmetro foram resolvidos por uma relação entre solo, uso da terra e descritores hidrogeológicos no arquivo de parâmetro HRU e respectivos descritores nos arquivos de outros parâmetros.
  
== Meteorological input data ==
+
== Dados meteorológicos de entrada  ==
  
The J2000 hydrological model requires the following input data for the model initialization:
+
O modelo J2000 hidrológico requer os seguintes dados de entrada para a inicialização do modelo:
  
{| style="text-align:left;"
+
{| Style="text-align:left;"
!width="20%" | name || width="70%" | description|| width="10%" | unit
+
! width="20%" | Nome || width="70%" | Descrição || width="10%" | Unidade
 
|-
 
|-
|ahum.dat || absolute humidity || g/cm<sup>3</sup>
+
|Ahum.dat || umidade absoluta || g/cm <sup>3</sup>
|- 
+
|orun.dat || measured flow passage at the runoff  || m<sup>3</sup>/s
+
 
|-
 
|-
|rain.dat || measured amount of precipitation || mm
+
|Orun.dat || passagem do fluxo medida no segundo turno || m<sup>3</sup>/s
 
|-
 
|-
|rhum.dat || relative humidity|| %
+
|Rain.dat || quantidade medida de precipitação || milímetros
 
|-
 
|-
|sunh.dat || sunshine duration|| h
+
|Rhum.dat || umidade relativa ||%
 
|-
 
|-
|tmax.dat || maximum temperature || °C
+
|Sunh.dat || duração do sol || h
 
|-
 
|-
|tmean.dat || mean air temperature || °C
+
|Tmax.dat || temperatura máxima || °C
|-#
+
|tmin.dat || minimum temperature ||°C
+
 
|-
 
|-
|wind.dat || wind speed || m/s
+
|Tmean.dat || temperatura média do ar || °C
 +
|- #
 +
|Tmin.dat || temperatura mínima || °C
 +
|-
 +
|Wind.dat || velocidade do vento || m/s
 
|}
 
|}
  
  
The J2000 modelling system uses Inverse Distance Weightings (IDW) with the elevation correction method for the regionalization of the input climate data. The detailed description of the regionalization approach is provided in:
+
O sistema de modelagem J2000 usa ponderações de distâncias inversas (IDW - Inverse Distance Weightings) como método de correção de altitude para a regionalização dos dados climáticos de entrada. A figura abaixo mostra o parâmetro da abordagem da regionalização para a bacia do rio Kosi Dudh. Os valores para este parâmetro podem ser alterados a partir do JAMS Builder. A regionalização de temperatura para a bacia do Kosi Dudh foi realizada com taxa de lapso constante para os períodos de verão e inverno, devido à falta de muitas estações.
  
[[http://jams.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/Hydrological_Model_J2000#Regionalization_of_Climate_and_Precipitation_Data Regionalization approach of the J2000]]
+
[[File:RegionalizationJ2000.png | regionalization]]
  
All the data as shown in the above figure might not be available in some catchments. Normally, temperature and precipitation data are commonly available. If there are only few stations (less than 3) for some parameters, the IDW does not work properly. In that case, the same input value is applied for the entire catchment. For some particular variables, for example, temperature, this approach would bring large amounts of errors/uncertainties. In such cases, the regionalization approach based on a lapse rate is suggested for temperature. The details of this approach are provided in Nepal, 2012.
+
A descrição detalhada da abordagem de regionalização pode ser acessada aqui: [[http://jams.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/Hydrological_Model_J2000#Regionalization_of_Climate_and_Precipitation_Data Regionalization approach of the J2000]]
  
The relative humidity, wind and sunshine hours are also not frequently available in some catchments. These values are used for the estimation of evapotranspiration while using the Penman-Monteith approach. The sunshine hours and wind speed can be assumed to be enough from one station, in case no other station data is available. In such cases, the same station value is applied for a whole catchment. The one station value for relative humidity also brings certain errors while calculating relative humidity using absolute humidity and temperature. In the J2000 modelling system, a direct regionalization of the relative humidity values is not recommended. The details are provided in the [http://jams.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/Hydrological_Model_J2000#Calculation_of_Evapotranspiration calculation of evapotranspiration] sub-tutorial.  
+
Nem todos os dados, como mostrados na figura acima, podem estar disponíveis em algumas bacias. Normalmente, os dados de temperatura e precipitação estarão disponíveis. Se há apenas poucas estações (menos de três) para alguns parâmetros, a IDW não funcionará corretamente. Neste caso, o mesmo valor de entrada é aplicado à bacia inteira. Para algumas variáveis ​​particulares, ex. a temperatura, esta abordagem poderia trazer grandes quantidades de erros / incertezas. Em tais casos, sugere-se a abordagem da regionalização com base em um gradiente térmico para a temperatura. Os detalhes desta abordagem são fornecidos em Nepal, 2012.
  
In case these data (rhum, sunh, wind) are not available  the Pennmann-Monteith approach cannot be used. Rather a more empirical approach based on temperature such as Hargreaves, can be used.
+
As horas com luz solar, a umidade relativa e o vento também não estão freqüentemente disponíveis em algumas bacias. Estes valores são utilizados para a estimativa da evapotranspiração, ao usar-se a abordagem de Penman-Monteith. As horas de sol e velocidade do vento podem ser consideradas como suficientes a partir de uma estação, caso nenhum dado de outra estação estiver disponível. Em tais casos, o mesmo valor de estação é aplicado a uma bacia inteira. Esse valor único de estação para a umidade relativa também traz alguns erros consigo, ao calcular a umidade relativa utilizando a umidade absoluta e a temperatura. No sistema de modelagem J2000, não é recomendada uma regionalização direta dos valores de humidade relativa. Os detalhes são fornecidos no cálculo da evapotranspiração sub-tutorial [http://jams.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/Hydrological_Model_J2000#Calculation_of_Evapotranspiration calculation of evapotranspiration].
  
A sample of the Input data of the rainfall (rain.dat) file is provided below:
+
No caso destes dados (rhum, sunh, wind) não estiverem disponíveis, a abordagem Pennmann-Monteith não pode ser utilizada. Em seu lugar uma abordagem mais empírica com base na temperatura, tais como a Hargreaves, poderá ser usada.
 +
 
 +
Uma amostra dos dados de entrada do arquivo de precipitação (rain.dat) pode ser encontrado abaixo:
  
 
[[File:Input_rain.png||900x900px|Input data format]]
 
[[File:Input_rain.png||900x900px|Input data format]]
  
 +
Os dados de entrada devem ser salvos com a extensão dat (exemplo: rain.dat). Os dados em formato Excel podem ser salvos como 'Texto (guia delineado) (*.txt)' e alterando a extensão de *.txt para *.dat. No final de cada conjunto de dados, a coluna de dados deve ser terminada com # data.dat . Para mais detalhes, baixe o arquivo de amostra de dados:
  
The input data must be saved with the extension .dat (example: rain.dat). The data in excel format can be saved as 'Text (tab delineated)(*.txt)' and changing the extension from *.txt to *.dat*. At the end of the each dataset, the data column must be ended by #end of data.dat. For more details, download the sample data file:  
+
Cada ficheiro de dados tem a seguinte estrutura (demonstrado aqui para os exemplos de "precipitação"):
  
Each data file has the following structure (demonstrated here for the example "rainfall"):
+
{| Style="text-align:left;"
 
+
!width="30%"| Linha || width="70%" | Descrição
{| style="text-align:left;"
+
!width="30%" | line|| width="70%" | description
+
 
|-
 
|-
| #rain.dat   rainfall ||  
+
|#rain.dat || chuva
|-  
+
|-
| @dataValueAttribs ||
+
|@dataValueAttribs ||
 
|-
 
|-
|rain  0 9999  mm || name of the data series, smallest possible value, biggest possible value, unit
+
|rain  0 9999  mm || nome da série de dados, o menor valor possível, o maior valor possível, a unidade
 
|-
 
|-
 
|@dataSetAttribs ||
 
|@dataSetAttribs ||
 
|-
 
|-
|missingDataVal -9999 || value to mark missing data values
+
|missingDataVal -9999 || Valor para marcar valores de dados em falta
 
|-
 
|-
|dataStart 01.01.1979 7:30 || date and time of the first data value
+
|DataStart 1979/01/01 07:30 || data e hora do primeiro valor de dados
 
|-
 
|-
|dataEnd 31.12.2000 7:30 || date and time of the last data value
+
|DataEnd 2000/12/31 07:30 || data e hora do último valor de dados
 
|-
 
|-
|tres d || temporal resolution of the data (here: days)  
+
|tres D || resolução temporal dos dados (aqui: dias)
 
|-
 
|-
 
|@statAttribVal ||
 
|@statAttribVal ||
|-
 
|name stat1 stat14 || names of the rainfall stations
 
 
|-
 
|-
|ID 1574... 1309 || numeric id of the rainfall stations (ID)  
+
|name Stat1 stat14 || nomes das estações pluviométricas
 +
|-
 +
|ID 1574... 1309 || ID numérica das estações pluviométricas (ID)
 
|-
 
|-
|elevation 525... 321 || elevation station1... elevation station14
+
|elevation 525... 321 || estação de elevação 1 ... estação de elevação 14
 
|-
 
|-
|x 4402310... 4406282|| easting station1... easting station14 
+
|X 4402310... 4406282 || estação de avanço ao leste 1 ... estação de avanço ao leste 14
 
|-
 
|-
|y 5620906... 5644937|| northing station1... northing station14 
+
|Y 5620906... 5644937 || estação de avanço ao norte 1 ... estação de avanço ao leste 14
 
|-
 
|-
|dataColumn 1... 14 || number of the particular column in the data part
+
|dataColumn 1... 14 || número da coluna em particular na parte de dados
 
|-
 
|-
|@dataVal || beginning of data part
+
|@dataVal || parte inicial de dados
 
|-
 
|-
|01.01.1979 07:30 0.8... 0.3 || date, time, value station1... station14
+
|1979/01/01 07:30 0,8... 0,3 || data, hora, valor, estação 1 ... estação 14
 
|-
 
|-
 
|...
 
|...
 
|-
 
|-
|17.10.2000 07:30 0.1..0.1 || date, time, value station1... station14
+
|2000/10/17 07:30 0,1..0.1 || data, hora, valor, estação 1 ... estação 14
 
|-
 
|-
|#end of rain.dat ||end of data part
+
|#end of rain.dat || fim da parte de dados
 
|}
 
|}
  
The input data of the Dudh Kosi river basin can be downloaded from here.
+
Os arquivos de exemplo dos dados de entrada podem ser baixados a partir do diretório de área trabalho [http://ilms.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/Tutorials_Data_Himalaya#Workspace_for_input_data aqui].
  
==Workspace for input data==
+
== Área de trabalho para os dados de entrada ==
  
The input data of the J2000 hydrological model has to be provided in a specific folder considered as a 'workspace directory'. This directory contains all the input data required to run the model as well as the model output files.
+
Os dados de entrada do modelo hidrológico J2000 tem de ser fornecidos em uma pasta específica considerada como um "diretório de área de trabalho". Este diretório contém todos os dados de entrada necessários para se executar o modelo, bem como os arquivos de saída do modelo.
  
===Folders and files===
+
[http://ilms.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/File:J2000_DudhKosi_Tutorial.zip  Diretório da área de trabalho do modelo J2000 DudhKosi]
  
The workspace directory has three main folders: input, output and parameters. The input folder has all the required input data to run the model. The parameter folder has parameter files (hru.par, hgeo.par, landuse.par, soil.par and reach.par). The output folder contains output files of different variables after the model is successfully run. A sample workspace of test dataset is provided herewith which provides an idea of how to organize the workspace directory for the J2000 hydrological model.
+
[http://ilms.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/File:J2000Himalaya.zip  Módulo de extensão de geleira para o modelo J2000]
  
'''Folder: input'''
+
<span style="color:red;"> Nota Importante:
  
The input folder has 12 xml files of all input data. Please copy and paste these files as they are the connector for the real input data which are located inside the folder 'local'.
+
O J2000Himalaya.zip contém um arquivo J2000Himalaya.jar que é uma extensão do módulo geleira ao modelo hidrológico J2000 padrão. Portanto, este arquivo jar tem que ser copiado na pasta lib (\Arquivos de Programas\jams\lib) [se sua bacia tiver geleiras]. A pasta lib já contém o arquivo J2K.jar, quando usuários fazem o download do software JAMS, juntamente com o conjunto de dados de teste da bacia Gelberg. Eles também podem manter o arquivo J2000Himalaya.jar em locais diferentes, mas o caminho tem de ser definido quando o modelo for executado pela primeira vez usando-se os seguintes passos:
  
''subfolder: local''
+
[JAMS Launcher (ou JAMS Builder) - >> Editar - >> Editar Preferências]. Uma nova janela "Preferências JAMS" aparecerá. Os usuários precisam localizar o local do arquivo jar * clicando no sinal +).
  
The folder the inside input folder contains the input data for eight variables (rain.dat, rhum.dat, sunh.dat, tmax.dat, tmean.dat, tmin.dat, wind.dat). ahum.dat is created when the model is run for the first time by using the existing data.
+
=== Pastas e arquivos ===
  
subfolder: gis
+
O diretório da área de trabalho tem três pastas principais: entrada, saída e parâmetros. A pasta de entrada tem todos os dados de entrada necessários para executar o modelo. A pasta “parâmetros” tem arquivos de parâmetros (hru.par, hgeo.par, landuse.par, soil.par e reach.par). A pasta de saída contém arquivos de saída de diferentes variáveis ​​depois que o modelo tiver sido  executado com sucesso. Uma área de trabalho de amostra do conjunto de dados de teste é provida em anexo, o que dá uma idéia de como organizar o diretório de área de trabalho para o modelo hidrológico J2000.
  
Some GIS layers can be put here to display the spatial distribution of some output variables (for example, the spatial distribution of precipitation in a catchment (2D and 3D). For this, users need to put the DEM file of a catchment (data format: *.asc). The resolution of the DEM should be similar to the input DEM for the HRU delineation process. Users need to copy the styles.sld file, which is required to display a map. Additionally, HRUs, streams and station data files (*.shp) can be put in a separate folder to display the variables in a map component. The names of these files and folders have to be defined in a model xml file [[http://jams.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/Tutorials_Data_Himalaya#Model_xml_file model xml file]].
+
'''Pasta: entrada (input)'''
  
'subfolder: dump'
+
A pasta de entrada tem 12 arquivos com extensão xml de todos os dados de entrada. Copie e cole esses arquivos já que eles são o conector para a entrada de dados reais que estão localizados dentro de uma pasta "local".
  
Create a folder with a name 'dump' which is used to dump temporary files.
+
''Subpasta: local''
  
'''Folder: output'''
+
A pasta dentro da pasta de entrada contém dados de entrada para oito variáveis ​​(rain.dat, rhum.dat, sunh.dat, tmax.dat, tmean.dat, tmin.dat, wind.dat). ahum.dat é criada quando o modelo é executado pela primeira vez, utilizando os dados existentes.
  
The folder output has two xml files (HRULoop.xml and TimeLoop.xml) and a folder current. These *.xml file defines the variables for which the output is created. Similarly, the output data are put inside the current folder (file names: TimeLoop.dat and HRULoop.dat). The relevancy of these output data is discussed in the sub-tutorial 'Model output' below. [Subsection: Numerical display]
+
''Subpasta: gis''
  
'''Folder: parameter'''
+
Algumas camadas GIS podem ser colocadas aqui para visualizar a distribuição espacial de algumas variáveis ​​de saída (por exemplo, a distribuição espacial da precipitação em uma bacia (2D e 3D). Para isso, os usuários precisam utilizar um arquivo DEM de uma bacia hidrográfica (formato de dados: *.asc). A resolução do DEM deve ser semelhante à entrada de DEM para o processo de delimitação de HRUs. Os usuários precisam copiar o arquivo styles.sld, que é necessário para se exibir um mapa. Além disso, as HRUs, córregos e arquivos de dados de estação (*.shp) podem ser colocados em uma pasta separada para se visualizar as variáveis ​​em um componente de mapa. Os nomes destes arquivos e pastas devem ser definidos em um arquivo de modelo xml [[http://jams.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/Tutorials_Data_Himalaya#Model_xml_file model xml file]].
  
The folder contains parameter files (hgeo.par, hru.par, landuse.par, reach.par, soils.par). Please remember that these names should be same in the model xml file.
+
'subpasta: despejo (dump)'
  
'''Folders: explorer and tmp'''
+
Crie uma pasta com o nome "dump (despejo)", que será usado para armazenar os arquivos temporários.
  
The other folder inside the workspace is the explorer and the tmp that is used to dump some temporary files generated while running the model.
+
'''Pasta: saída (output)'''
  
===Model xml file===
+
A pasta de saída tem dois arquivos xml (HRULoop.xml e TimeLoop.xml) e uma corrente de pastas. Estes aquivos *.xml definem as variáveis ​​para as quais os produtos de saída são criados. Da mesma forma, os dados de saída são colocados dentro da pasta atual (nomes de arquivo: TimeLoop.dat e HRULoop.dat). A relevância destes dados de saída é discutida no sub-tutorial "Produto do Modelo'' abaixo. [Subseção: visor numérico]
  
The workspace directory also contains a model xml file. The model files can be read as *.xml or *.jams.  These model files are provided in an example test dataset.
+
'''Pasta: parâmetros (parameter)'''
  
Definition of the Model xml file:
+
Essa pasta contém arquivos de parâmetros (hgeo.par, hru.par, landuse.par, reach.par, soils.par). Lembre-se que estes nomes devem ser os mesmos no arquivo de modelo xml.
  
 +
'''Pastas: explorador e tmp (explorer and tmp)'''
  
The model xml file contains the logical structure of the model framework and modules used in the model. It is organized in a systematic way that output from one module is supplied as input to the next one (example: snowmelt (output from the snow module is an input for the soil water module). This file also contains information about the display of different variables and outputs in the JAMS framework. The model xml can be viewed using the JAMS builder to understand the different component of a specific model.
+
A outra pasta dentro da área de trabalho é o explorador e o tmp que são utilizados para armazenar alguns arquivos temporários gerados durante a execução do modelo.
  
Users can follow this tutorial to get familiar with the
+
=== Modelo xml ===
[http://jams.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/Tutorial_Advanced_Users# JAMS Builder].
+
  
An example of the Dudh Kosi model is provided in the JAMS builder in the figure below.  
+
O diretório da área de trabalho também contém um modelo de arquivo xml. Os arquivos de modelo podem ser lidos como *.xml ou *.jams. Estes arquivos de modelo são fornecidos em um conjunto de dados teste.
  
 +
Um exemplo de alguns arquivos de modelo xml é fornecido em anexo. Descompacte o arquivo para usá-lo.
  
[[File:DudhKosi_JAMSbuilder1.png|1000x1000px|JAMS builder]]
+
[http://ilms.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/File:J2k_gehlberg.zip Arquivo de modelo xml da bacia do Gelberg]: Este é um arquivo de modelo xml padrão do J2000 fornecido juntamente aos dados de teste do Gelberg. A bacia do  Gelberg na Alemanha tem dados de entrada suficientes para utilizar o método IDW para a regionalização.
  
 +
[http://ilms.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/File:J2K_DudhKosi_SantoshPhD_Tutorial_2.zip Arquivo de modelo xml da bacia do Gelberg]: Este é um arquivo de modelo xml da bacia do rio Kosi Dudh na região do Himalaia. A região tem geleiras e apenas uma estação de temperatura. Portanto, módulo de taxa de lapso da temperatura é usado para a regionalização da mesma.
  
The left window shows the location of model source code files which are required to run a model. All the model source codes are inside the *.jar file. For the J2000 model, a J2000.jar file is used. The middle window provides information about the modules used in the model xml file of the Dudh Kosi model. These are provided in logical structure where the output of one module is provided as input to next. A detailed description of these different modules will be provided in the subsequent section. An example of the Maximum temperature regionalisation module (TmaxLapseRate) is shown in the JAMS builder below. The module uses single station temperature data to regionalize the maximum temperature in a catchment.  By clicking the TmaxLapseRate in the middle column under Regionalization, the detailed information of the module is displayed in the right windows as shown in the figure below.
+
[http://ilms.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/File:J2k_Hargreves.zip J2K com o módulo Hargreaves]: Este é um arquivo de modelo  xml para regiões de dados escassos (apenas temperatura e precipitação) e a evapotranspiração potencial é calculada usando o método Hargreaves Salami.
  
 +
Através da aplicação de diferentes módulos, o requisito de dados para o modelo é alterado. Em tal situação, diferentes módulos são desativados ou removidos no arquivo xml. Por exemplo, para o módulo de Hargreaves Salami, o vento, as horas com luz solar, e a umidade relativa não são necessários. Portanto, o leitor de dados e regionalização destes parâmetros são desativados no J2k_Hargreaves xml. Se for necessário usar o módulo Hargreaves Salami, é aconselhável comparar os arquivos xml ou requisitos de dados e dados xml do Kosi Dudh ou do Gelberg.
  
[[File:tmaxlaspserate.png|1000x1000px|Tmax lapse rate]]
+
O modelo xml contém a estrutura lógica da estrutura do modelo e os módulos utilizados no mesmo. Ele é organizado de forma sistemática, de modo que o produto de saída de um módulo é fornecido como entrada para a próxima (exemplo: Snowmelt - Fusão da neve – ((o output do módulo de neve serve de entrada para o módulo de água do solo). Este arquivo também contém informações sobre a exibição de diferentes variáveis ​​e saídas no âmbito JAMS. O modelo xml pode ser visto usando o JAMS Builder para entender o componente diferente de um modelo específico.
  
 +
Pode-se seguir este tutorial para se familiarizar com o
 +
[http://ilms.uni-jena.de/ilmswiki/pt/index.php/Tutorial_para_Usu%C3%A1rios_Avan%C3%A7ados JAMS Builder].
 +
Frasco
 +
Um exemplo de modelo do Kosi Dudh é fornecido no JAMS Builder na figura abaixo.
  
All the variables used in the modules are provided under the column 'Name' as shown in Figure above. The column 'Type' describes the characteristics of variables in terms of the information (data, quality) they store in these variables. The column 'R/W' determines their input and output nature. Such as 'statElev' is a elevation of a temperature station which is denoted by R. This means  that the information is input to the module from a previous module and denoted by 'Read'. The 'W' denotes Write which is the new output value from this module. The calibration parameters, if any, are provided in the column 'Value'. This information can be changed from JAMS builder instantly. Upon clicking the variable, the information on 'attribute configuration' will be filled. This information can be changed. Please click on 'set' to save the information.
 
  
The model can be run from JAMS builder by clicking the button 'Run Model [1]' or 'Run Model from JAMS launcher[2]' as denoted by red box in the figure below. Clicking the box "1" will directly launch the model, whereas the box "2" will launch JAMS launcher. The latter will provide options to change the model parameters (such as parameter values, time period)etc.
+
[[File:DudhKosi_JAMSbuilder1.png | 1000x1000px | JAMS Builder]]
  
  
[[File:JAms2.png|1000x1000px| JAMS launcher and builder]]
+
A janela da esquerda mostra a localização dos arquivos de modelo de código fonte, que são necessários para executar um modelo. Todos os códigos-fonte do modelo estão dentro do arquivo *.jar. Para o modelo J2000, é utilizado um arquivo J2000.jar. A janela do meio fornece informações sobre os módulos utilizados no arquivo de modelo xml do modelo Kosi Dudh. Estes são fornecidos em uma estrutura lógica em que os resultados de um módulo são fornecidos como dados de entrada para o próximo. Uma descrição detalhada destes módulos diferentes será fornecida na seção subsequente, ao passo que um exemplo do módulo de regionalização de temperatura máxima (TmaxLapseRate) é mostrada no JAMS Builder abaixo. O módulo utiliza dados de temperatura de uma única estação para regionalizar a temperatura máxima em uma bacia. Ao clicar-se no TmaxLapseRate na coluna do meio sob Regionalização, a informação detalhada do módulo é exibida nas janelas à direita, como mostrado na figura a seguir.
  
  
A more detailed description of the model xml file in relation to different modules and variables used in the model source codes are described in Krause (2011). This document can be generated from the JAMS builder instantly. Click on the 'Model' from top banner and 'Generate Model Documentation'. The model documentation will be available in pdf format for download.
+
[[File:tmaxlaspserate.png | 1000x1000px | TmaxLapseRate (Taxa de erro de temperatura máxima]]
  
The model xml can also be viewed and edited using a text editor software (such as PSPad)  as shown below for the 'Maximum Temperature Regionalization module'.
 
  
[[File:Lapserate.png|800x800px| Temperature lapse rate]]
+
Todas as variáveis ​​utilizadas nos módulos são fornecidos na  coluna "Nome", como mostrado na figura acima. A coluna 'Tipo' descreve as características das variáveis ​​em termos da informação (dados, qualidade), as quais essas variáveis armazenam. A coluna ''R / W'' determina a natureza dessas entradas e bem como dos resultados. O 'statElev' é a elevação de uma estação de temperatura, o que é indicado por R. Isto significa que a informação é a entrada para o módulo a partir de um módulo anterior e denotados por 'Read'. O 'W' denota escrever/gravar, o que significa o novo valor de saída de este módulo. Os parâmetros de calibração, se for o caso, são fornecidos na coluna "Valor". Esta informação pode ser alterada no JAMS Builder instantaneamente. Ao clicar-se na variável, a informação sobre a 'Configuração de Atributo' será preenchida. Esta informação pode ser alterada. Clique em 'set' para guardar as informações.
 +
 
 +
O modelo pode ser executado a partir do JAMS Builder, clicando-se no botão "Executar Modelo[1]" ou "Executar Modelo a partir do JAMS Launcher [2]", como indicado pela caixa vermelha na figura abaixo. Ao clicar-se na caixa "1", o modelo será inicializado diretamente, enquanto um clique na caixa "2" inicializará o JAMS Launcher. Este último irá fornecer opções para alterar os parâmetros do modelo (como valores de parâmetro, período de tempo) etc
 +
 
 +
 
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[[File:JAms2.png | 1000x1000px | JAMS Launcher e Builder]]
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 +
Uma descrição mais detalhada do arquivo de modelo xml em relação aos diferentes módulos e as variáveis ​​utilizadas nos códigos de fonte do modelo podem ser encontrados em Krause (2011). Este documento pode ser gerado a partir do JAMS Builder instantaneamente. Clique em 'Modelo' no menu superior e em 'Gerar documentação do modelo". Esta será disponibilizada em formato pdf para download.
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 +
O modelo xml também pode ser visto e editado através de um editor de textos (como o PSPad) como mostrado abaixo para o 'módulo de regionalização de temperatura máxima'.
 +
 
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[[File:Lapserate.png | 800x800px | Taxa de lapso de temperatura]]
  
 
----
 
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Linha 360: Linha 371:
 
  <component class="org.unijena.j2k.regionalisation.TemperatureLapseRate1" name="TmaxLapseRate">
 
  <component class="org.unijena.j2k.regionalisation.TemperatureLapseRate1" name="TmaxLapseRate">
  
*This line defines the location of the module ''TemperatureLapseRate1'' in the model library file *J2000.jar.
+
*Esta linha define o local do módulo ''TemperatureLapseRate1'' no arquivo de biblioteca de modelos J2000.jar *.
  
 
  <var name="lapseRateWinter" value="0.6"/>
 
  <var name="lapseRateWinter" value="0.6"/>
 
  <var name="lapseRateSummer" value="0.55"/>
 
  <var name="lapseRateSummer" value="0.55"/>
  
*The value of ''lapseRateWinter'' and ''lapserateSummer'' is the calibration parameter which is a lapse rate of change in temperature per 100 meter.
+
*O valor de ''lapseRateWinter'' e ''lapserateSummer'' é o parâmetro de calibragem, que é uma taxa de lapso de mudança de temperatura por 100 metros.
  
 
  <var attribute="elevation" context="HRULoop" name="entityElev"/>
 
  <var attribute="elevation" context="HRULoop" name="entityElev"/>
* The attribute ''elevation'' defines the elevation of an HRU which is the input variable to the TemperatureLapseRate1 module. The model reads the elevation of each HRU from the HRU parameter file as explained earlier.
+
*O atributo ''elevation'' define a elevação de uma HRU que é a variável de entrada para o módulo TemperatureLapseRate1. O modelo lê a elevação de cada HRU a partir do ficheiro de parâmetros HRU como explicado anteriormente.
  
 
  <var attribute="time" context="J2K" name="time"/>
 
  <var attribute="time" context="J2K" name="time"/>
* ''time'' defines the temporal resolution of the model (eg. daily)
+
*''time'' define a resolução temporal do modelo (por exemplo, diariamente)
 +
 
  
 
  <var attribute="tmax" context="HRULoop" name="outputValue"/>
 
  <var attribute="tmax" context="HRULoop" name="outputValue"/>
* ''tmax'' is the maximum temperature as an output value from the module. It calculates a maximum temperature for each HRU using the input variables inside the module.
+
*''Tmax'' é a temperatura máxima como um valor de saída do módulo, que calcula uma temperatura máxima de cada HRU utilizando as variáveis ​​de entrada dentro do módulo.
  
 
  <var attribute="elevationTmax" context="J2K" name="statElev"/>
 
  <var attribute="elevationTmax" context="J2K" name="statElev"/>
*''elevationTmax'' is the input variable of elevation of maximum temperature station. The model read the elevation from the temperature station in an input file (e.g. tmax.dat).
+
*''ElevationTmax'' é a variável de entrada da estação de elevação de temperatura máxima. O modelo lê a partir da estação de elevação de temperatura em um arquivo de entrada (por exemplo, tmax.dat).
  
 
  <var attribute="dataArrayTmax" context="J2K" name="inputValue"/>
 
  <var attribute="dataArrayTmax" context="J2K" name="inputValue"/>
* ''dataArrayTmax'' is the input variable of maximum temperature on a particular date.
+
*''DataArrayTmax'' é a variável de entrada da temperatura máxima em uma determinada data.
 
+
 
  <var attribute="tmaxOrder" context="HRULoop" name="statOrder"/>
 
  <var attribute="tmaxOrder" context="HRULoop" name="statOrder"/>
*''tmaxOrder'' defines the order of the station in case more than 1 temperature station is available based on the distance of an HRU with the temperature station. In that case, the model recognizes the nearby station from the particular HRU.
+
*''TmaxOrder'' define a ordem da estação em caso de mais de uma estação de temperatura estiver disponível com base na distância de uma HRU com esse tipo de estação. Nesse caso, o modelo reconhece a estação próxima da HRU em particular.
 
+
  
The logical order of the variables used in the module is very important in the model xml file. For example, each input variable must be defined earlier before it is used. For example, the input variable 'dataArrayTmax' is defined earlier in a module called 'TmaxDataReader'. The module reads all the maximum temperature daily data in a format which the model can recognize. Similarly, the output variable 'tmax'(maximum temperature) is then used in a later section. For example: the tmax (maximum temperature) value of each HRU is used to calculate its snowmelt.
+
A ordem lógica das variáveis ​​utilizadas no módulo é muito importante no modelo de arquivo xml. Por exemplo, cada uma das variáveis ​​de entrada deve ser definida anteriormente, antes de ser usada. Por exemplo, a variável de entrada "dataArrayTmax" é definida anteriormente em um módulo chamado 'TmaxDataReader'. O módulo de leitura de todos os dados diários de temperatura máxima em um formato que o modelo pode reconhecer. Da mesma forma, a variável de saída "tmax" (temperatura máxima) é, então, usada numa seção posterior. Por exemplo: o valor tmax (temperatura máxima) de cada HRU é usado para calcular o seu degelo.
  
The calibration parameters can be displayed in the JAMS framework before running the model. For this, the GUI builder of the JAMS launcher can be used (Figure below). Here the example for the '''Temperature lapse rate''' has been shown. The temperature lapse rate can be kept under the group regionalization.  
+
Os parâmetros de calibração podem ser exibidos na tela do JAMS antes de se executar o modelo. Para isso, pode-se utilizar o GUI Builder do JAMS Launcher (figura abaixo). Aqui  foi mostrado o exemplo '''taxa de lapso de temperatura'''. Essa taxa pode ser mantida sob a regionalização de grupo.
  
1. First click on the GUI builder and choose the group 'regionalization' and then click on 'add properties'. A new window 'Model parameter editor' will appear where the information of the model component can be changed.  
+
1. Primeiramente, clique no GUI Builder e escolha "regionalização" de grupo e, em seguida, clique em ''Adicionar propriedades''. Uma nova janela, ''Editor de parâmetros de Modelo'' aparecerá, dentro da qual a informação do componente de modelo pode ser alterada.
  
2. For example, in the 'Component' class, choose TmaxLapseRate. In Variable/attribute, choose lapseRateSummer. Similarly, the name and description of the parameter also have to be filled, along with its lower and upper boundary of the parameter. Users can choose the calibration parameter in between the boundary range. They can also put extra information under Help Text to provide more detailed information about the parameter. When all the information is filled in, clicking "OK", will bring the parameter in the modelling framework. Likewise, in the next step, users can choose the 'lapseRateWinter' for TmaxLapseRate. This is due to the maximum temperature being regionalized with two different lapse rates for summer and winter and also fill in the other information as required as shown in the figure below:  
+
2. Por exemplo, na classe 'Componente', escolha ''TmaxLapseRate''. Em Variável/atributo, escolha ''lapseRateSummer''. Da mesma forma, o nome e descrição do parâmetro também têm de ser preenchidos, em conjunto com o seu limite inferior e superior. Os usuários podem escolher o parâmetro de calibração entre a faixa de fronteira. Eles também podem inserir informações extras sob Texto de ajuda para fornecer informações mais detalhadas sobre o parâmetro. Quando toda a informação estiver preenchida, um clique em "OK" encorporará o parâmetro na modelagem. Do mesmo modo, no passo seguinte, os utilizadores podem escolher o 'lapseRateWinter' para o 'TmaxLapseRate'. Isto se deve ao fato de que a temperatura máxima é regionalizada com duas taxas diferentes de lapso de verão e de inverno. Pode ser o caso de se necessitar preencher as outras informações, como mostrado na figura a seguir:
  
[[File:GUIbuilder1.png| GUI builder]]
+
[[File:GUIbuilder1.png | GUI Builder]]
  
The same process can be repeated with TmeanLapseRate and TminLapseRate for summer and winter periods.
+
O mesmo processo pode ser repetido com o ''TmeanLapseRate'', o ''TminLapseRate'' e por períodos de verão e de inverno.
  
The figure below shows the calibration parameters for the lapse rate which are displayed in the JAMS framework. Users can change the value from the JAMS launcher before running the model.
+
A figura abaixo mostra os parâmetros de calibração para a taxa de lapso, que são exibidos na tela do JAMS. O usuário pode alterar o valor do JAMS Launcher antes de se executar o modelo.
  
[[file:Lapserate_window.png]]
+
[[File:Lapserate_window.png]]
  
= Display model results and output =
+
= Exibir resultados do modelo e de saída =
  
  
The xml file comprises components to  display model results of certain variables. The model output results can be viewed in the JAMS window after running the model. The spatial distribution of certain output variables (such as precipitation, evapotranspiration) can be displayed at the end of the model run, including the 3D map. In addition, the model also provides the different efficiency results of statistical evaluation at the end of the model run.
+
O arquivo xml compreende componentes para exibir os resultados do modelo de certas variáveis. Os resultados de saída do modelo podem ser vistos na janela do JAMS após a execução do modelo. A distribuição espacial de certas variáveis ​​de saída (tais como evapotranspiração, precipitação) pode ser exibida no final da execução do modelo, incluindo o mapa 3D. Além disso, o modelo também fornece os resultados de eficiência de diferentes avaliação estatística no final da execução do modelo.
  
The description of the output of model results are provided in the following sub-tutorial:
+
A descrição da saída dos resultados do modelo são fornecidos no seguinte sub-tutorial :
 
[[http://ilms.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/Model_output# Output of model results]]
 
[[http://ilms.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/Model_output# Output of model results]]
  
=Modules within the J2000 hydrological Model=
+
= Módulos dentro do modelo hidrológico J2000 =
  
This section describes the different modules within the J2000 hydrological model. The calibration parameters applicable to each module are also described with focus on their influence on streamflow. Following are the important modules in the J2000 hydrological model.
+
Esta seção descreve os diferentes módulos dentro do modelo hidrológico J2000. Os parâmetros de calibração aplicáveis ​​a cada um dos módulos estão também descritos com foco na sua influência sobre a vazão. A seguir estão os módulos importantes no modelo hidrológico J2000.
  
*Precipitation distribution module
+
* Módulo de distribuição de Precipitação
*Interception module
+
* Módulo de Intercepção
*Snow module
+
* Módulo de neve
*Glacier module
+
* Módulo de geleira
*Interception module
+
* Módulo de Intercepção
*Soil module
+
* Módulo do solo
*Groundwater module
+
* Módulo de águas subterrâneas
*Lateral routing
+
* Roteamento lateral
*Reach routing
+
* Alcance de roteamento
  
  
===Calculation of Evapotranspiration===
+
=== Cálculo da Evapotranspiração  ===
  
The detailed description of calculation of evapotranspiration using the Pennmann-Monteith approach (Allen, 1998) is provided in this sub-tutorial.
+
A descrição detalhada de cálculo da evapotranspiração usando a abordagem Pennmann-Monteith (Allen, 1998) também é oferecida neste sub-tutorial.
  
 
[[http://jams.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/Hydrological_Model_J2000#Calculation_of_Evapotranspiration Calculation of evapotranspiration]]
 
[[http://jams.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/Hydrological_Model_J2000#Calculation_of_Evapotranspiration Calculation of evapotranspiration]]
  
  
===Precipitation distribution module===
+
=== Módulo de distribuição de Precipitação ===
  
'''Calibration parameters'''
+
'''Parâmetros de calibração'''
 
{| class="wikitable" border="1"| style="text-align:right;
 
{| class="wikitable" border="1"| style="text-align:right;
 
|-
 
|-
! scope="col" | Parameters
+
! scope="col" | Parâmetros
! scope="col" | Description
+
! scope="col" | Descrição
! scope="col" | Global range
+
! scope="col" | Escala Global
! scope="col" | For the Dudh Kosi model
+
! scope="col" | Para o modelo do Dudh Kosi
 
|-
 
|-
|Trans || threshold temperature || 0 to - 5 || 2
+
|Trans || temperatura limiar || 0 to - 5 || 2
 
|-
 
|-
|Trs || base temperature for snow and rain  || -5 to +5 || 0
+
|Trs || temperatura básica para chuva e neve || -5 to +5 || 0
 
|-  
 
|-  
 
|}
 
|}
  
These parameters are considered as non-flexible parameters and not necessarily placed in the JAMS framework as tunable parameters.  
+
Estes parâmetros são considerados como não-flexíveis e não necessariamente colocados na tela do JAMS como parâmetros ajustáveis.
  
In the J2000 modelling system, the precipitation is first distributed between rain and snow depending upon the air temperature. Two calibration parameters (''Trans'', and ''Trs'') are used where ''Trs'' is base temperature and ''Trans'' is a temperature range (upper and lower boundary) above and below the base temperature. In order to determine the amount snow and rain, it is assumed that precipitation below a certain threshold temperatures results in total snow precipitation and exceeding a second threshold results in total rainfall as precipitation. In the range (''Trans'') between those threshold temperatures, mixed precipitation occurs.  
+
No sistema de modelagem J2000, a precipitação é primeiramente distribuída entre chuva e neve, dependendo da temperatura do ar. Dois parâmetros de calibração (''Trans'', e''Trs'') são usados ​​onde ''Trs'' é a temperatura base e ''Trans'' é um intervalo de temperatura (limite superior e inferior) acima e abaixo da temperatura de base. A fim de se determinar a quantidade de neve e chuva, presume-se que uma precipitação abaixo de certas temperaturas limiares resulta em precipitação totalmente de neve, ao passo que acima de um outro limiar ela será interiamente composta de chuva. No gama (''Trans'') entre as referidas temperaturas limiares, a precipitação ocorre de forma mista.
  
'''Relevancy in modelling'''
+
'''Relevância na modelagem'''
  
Putting the Trs values below zero (e.g. -2) will bring more precipitation in the form of 'rain' than 'snow'.
+
Ao inserir-se os valores Trs abaixo de zero (por exemplo, -2), tem-se mais precipitação sob a forma de "chuva" do que de "neve".
  
The detailed description of this module along with the algorithm as defined in the model source code is provided in: [[http://jams.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/J2000_modules_in_detail#Precipitation_distribution_module Precipitation distribution module]]
+
A descrição detalhada deste módulo, juntamente com o algoritmo, tal como definido no código-fonte é fornecida [[http://jams.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/J2000_modules_in_detail#Precipitation_distribution_module Precipitation distribution module]]
  
  
===Interception module===
+
=== Módulo de Intercepção ===
  
'''Calibration parameters'''
+
"Parâmetros de calibração'' '''
 
{| class="wikitable" border="1"| style="text-align:right;
 
{| class="wikitable" border="1"| style="text-align:right;
 
|-
 
|-
! scope="col" | Parameters
+
! scope="col" | Parâmetros (unidades)
! scope="col" | Description
+
! scope="col" | Descrição
! scope="col" | Global range
+
! scope="col" | Escala Global  
! scope="col" | For the Dudh Kosi model
+
! scope="col" | Para o modelo do Dudh Kosi
 
|-
 
|-
|α_rain|| storage capacity (m²) of particular land cover for rain || 0 to +5 || 1.0
+
|α_rain (mm)|| capacidade de armazenamento (m²) de cobertura do solo em particular para chuva em mm || 0 to +5 || 1.0
 
|-
 
|-
|α_snow|| storage capacity (m²) of particular land cover for snow  || 0 to +5 || 1.28
+
|α_snow (mm)|| capacidade de armazenamento (m²) de cobertura do solo em particular para neve em mm || 0 to +5 || 1.28
 
|-  
 
|-  
 
|}
 
|}
  
The calibration parameters of the interception module in the JAMS builder is provided in the figure below:
+
Os parâmetros de calibração do módulo de intercepção no JAMS Builder é fornecido na figura abaixo:
  
[[File:Interception_jams.png|500x500px| Interception]]  
+
[[File:Interception_jams.png | 500x500px | Intercepção]]
  
Interception is a process during which the precipitation is stored in leaves, and other open surfaces of vegetation. This process is identified as important components of a hydrological cycle that can affect the water balance components. Canopy and residue interception are considered losses to the system, as any rainfall intercepted by either of these components will subsequently be reduced by the evapotranspiration process. The interception module uses a simple storage approach according to Dickinson (1984), which calculates a maximum interception storage capacity based on the Leaf Area Index (LAI) of the particular type of land cover. The model gets the LAI information of different seasons from the land-cover parameter file. When the maximum storage is reached, the surplus is passed as throughfall to the soil module.
+
A intercepção é um processo durante o qual a precipitação é armazenada em folhas, e outras superfícies abertas de vegetação. Este processo é identificado como componentes importantes de um ciclo hidrológico que podem afetar os componentes de balanço hídrico. Copa e intercepção de resíduos são consideradas perdas para o sistema, já que qualquer chuva interceptada por um desses componentes será posteriormente reduzida pelo processo de evapotranspiração. O módulo de intercepção utiliza uma abordagem simples de armazenamento de acordo com Dickinson (1984), que calcula a capacidade máxima de armazenamento de intercepção com base no Índice de área foliar (LAI), do tipo particular de cobertura do solo. O modelo recebe a informação de LAI de diferentes estações do arquivo de parâmetros da cobertura da terra. Quando o armazenamento máximo é atingido, o excedente é passado como interceptado ao módulo do solo.
  
The parameters as shown in the figure above have a different value, depending on the type of the intercepted precipitation (rain or snow). It is because the maximum interception capacity of snow is noticeably higher than of liquid precipitation.
+
Os parâmetros, como mostrado na figura acima tem um valor diferente, dependendo do tipo da precipitação interceptada (chuva ou neve). Isso é dessa forma devido a capacidade de interceptação máxima de neve ser ​​visivelmente maior do que a de precipitação líquida.
  
'''Relevancy in modelling'''
+
'''Relevância na modelagem'''
  
Keeping the high value of parameters (a_snow and a_rain) will store more water on leave surfaces which leads to higher evapotranspiration and less water available for next module (i.e. soil module) runoff and vice versa.
+
Ao manter-se o alto valor dos parâmetros (a_snow e a_rain), têm-se um armazenamento maior de água em superfícies de folhas, o que leva a uma evapotranspiração maior e menos água disponível para o próximo módulo (ou seja, módulo do solo), escoamento e vice-versa.
  
  
The detailed description of this module along with the algorithm as defined in the model source code is provided in: [[http://ilms.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/J2000_modules_in_detail#Interception_module Interception module]]
+
A descrição detalhada deste módulo, juntamente com o algoritmo, tal como definido no código-fonte pode ser encontrada aqui [[http://ilms.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/J2000_modules_in_detail#Interception_module Interception module]]
  
  
===Snow module===
+
=== Módulo de Neve ===
  
'''Calibration parameters'''
+
"Parâmetros de calibração'' '''
 
{| class="wikitable" border="1"| style="text-align:right;
 
{| class="wikitable" border="1"| style="text-align:right;
 
|-
 
|-
! scope="col" | Parameters
+
! scope="col" | Parâmetros
! scope="col" | Description
+
! scope="col" | Descrição
! scope="col" | Global range
+
! scope="col" | Escala Global  
! scope="col" | For the Dudh Kosi model
+
! scope="col" | Para o modelo do Dudh Kosi
 
|-
 
|-
|snowCritDens|| Critical density of snow|| 0 to 1 || 0.381
+
|SnowCritDens || densidade crítica da neve || 0-1 || 0,381
 +
|-
 +
|SnowColdContent || conteúdo frio da neve || 0-1 || 0,0012
 +
|-
 +
|BaseTemp || temperatura limite para degelo || -5 a 5 || 0
 +
|-
 +
|T_factor || fator de derretimento no caso de calor sensível || 0-5 || 2,84
 +
|-
 +
|R_factor || fator de derretimento no caso de precipitação líquida || 0-5 || 0,21
 +
|-
 +
|G_factor || fatorde derretimento pelo fluxo de calor no solo || 0-5 || 3,73
 
|-
 
|-
|snowColdContent|| cold content of snowpack  || 0 to 1 || 0.0012
 
|-
 
|baseTemp|| threshold temperature for snowmelt|| -5 to 5 || 0
 
|-
 
|t_factor|| melt factor by sensible heat|| 0 to 5 || 2.84
 
|-
 
|r_factor|| melt factor by liquid precipitation || 0 to 5 || 0.21
 
|-
 
|g_factor|| melt factor by soil heat flow  || 0 to 5 || 3.73
 
|-
 
 
|}
 
|}
  
The calibration parameters of the snow module in the JAMS builder is provided in the figure below:
+
Os parâmetros de calibração do módulo de neve no JAMS Builder é fornecido na figura abaixo:
  
[[File: Snowmoudule_parameters.png |500x500px| snow module parameters]]
+
[[File:Snowmoudule_parameters.png | 500x500px | neve módulo parâmetros]]
  
The J2000 snow module is carried out according to the method described in Knauf (1976) including some changes and extensions. The module estimates different state variables of the snow pack such as snow depth, snow density and snow water equivalent, which can be used for the process oriented multi-response validation. The module mainly describes the accumulation, melting and subsidence phases of a snow pack.
+
O módulo de neve J2000 é realizado de acordo com o método descrito em Knauf (1976) incluindo algumas modificações e extensões. O módulo calcula variáveis ​​de estado diferentes do bloco da neve, tais como sua profundidade, densidade e equivalente de água, o que pode ser usado para o processo de validação orientada a múltiplas respostas. O módulo descreve principalmente as fases de fusão, acumulação e afundamento do bloco de neve.
  
If the melt temperature exceeds the temperature limit value ( ''baseTemp''), the snowmelt process begins. The ''snowColdContent'' parameter takes into account the cold content of the snow pack. The temperature of the snow pack has to be close to 0 to start the snowmelt process. Negative air temperatures are accumulated and decreased only by positive temperatures and to realize the snowmelt process.
+
Se a temperatura de fusão for superior ao valor limite de temperatura (''baseTemp''), o processo de degelo começa. O parâmetro ''snowColdContent'' leva em conta o teor de frio do bloco de neve. A temperatura desse bloco tem que ser cerca de cerca 0 para iniciar o processo de degelo. Temperaturas do ar negativas são acumuladas e diminúem apenas com temperaturas positivas e para realizar o processo de degelo.
  
The melt energy required for the calculation of potential snow melt is supplied in the form of sensible heat by air temperature (''t_factor''), energy input from precipitation as rain (''r_factor'') and input due to soil heat flow (''g_factor''). This potential melt rate is further modified according to slope and aspect of the HRU. The snow pack is able to store is liquid water (as supplied in the form of potential snow melt) in its pores up to a certain density limit (''CritDens''). This storage capacity is lost almost completely and irreversibly when reaching a certain critical density of the snowpack (i.e. amount of free water in relation to the total snow-water equivalent between 40% and 45%) according to (Bertle 1966; Herrmann 1976). The resulting snow snowmelt is supplied to the soil module.
+
A energia de fusão necessária para o cálculo de derretimento da neve potencial é fornecido sob a forma de calor sensível à temperatura do ar ('' t_factor''), a entrada de energia a partir da precipitação na forma de chuva ('' r_factor'') e de entrada devido a um fluxo de calor no solo (''g_factor''). Esta taxa de derretimento potencial é ainda modificada de acordo com a inclinação e aspecto da HRU. A cobertura de neve é ​​capaz de armazenar água líquida (tal como encontrada na forma de derretimento de neve potencial) nos seus poros, até um certo limite de densidade (''CritDens''). Esta capacidade de armazenamento é perdida quase que completamente e de forma irreversível ao atingir uma certa densidade crítica da neve acumulada (ou seja, a quantidade de água livre em relação ao equivalente da água da neve total, entre 40% e 45%) de acordo com Bertle (1966) e Herrmann (1976). O degelo da neve resultante é passado ao módulo do solo.
  
'''Relevancy in modelling'''
+
'''Relevância na modelagem'''
  
'''''baseTemp''''' is a threshold temperature for snow melt. The melting only occurs if the air temperature is higher than '''''baseTemp'''''. Keeping the value high will make more snow to store and less snowmelt occurs and vice versa. This parameter is very important in case the basin has seasonal snow storage and melt. The best value can be found around the value 0.
+
A '''baseTemp''' é um limite de temperatura para a fusão da neve. A fusão ocorre apenas se a temperatura do ar for superior a '''baseTemp'''. Ao se manter um valor alto, tem-se mais neve para armazenar e menos degelo ocorre e vice-versa. Este parâmetro é muito importante no caso da bacia ter capacidade de armazenamento e derretimento de neve sazonais. O melhor valor pode ser encontrado em torno de 0.
  
'''''snowCritDens''''' is an important calibration parameter as this allows liquid water from snowpack to be melt when the critical density is higher than this value. This storage capability is lost nearly completely and irreversibly when a certain amount of liquid water proportionally to the total snow water equivalent (around 40%) is reached. Keeping this parameter value low will release the liquid water from snowpack quickly (as the critical density of snow is reached faster ) with less amount of snow and related depth. The high value of this parameter results more time to reach the critical density which will require more fresh snow to occur.
+
O '''SnowCritDens''' é um parâmetro importante de calibração, porque ele permite que a água do bloco de neve funda quando a densidade crítica for superior a este valor. Esta capacidade de armazenamento é perdida quase que completa e irreversivelmente quando uma certa quantidade de água líquida, proporcionalmente ao equivalente total de neve (cerca de 40%) é atingida. Mantendo-se esse valor de parâmetro baixo, ocasionará a liberação da água em estado líquido a partir do bloco de neve rapidamente (já que a densidade crítica da neve é ​​atingida mais rapidamente), com menos quantidade de neve e profundidade relacionada. O elevado valor deste parâmetro resulta em mais tempo para atingir a densidade crítica, a qual exigirá mais neve fresca para ocorrer.
  
'''''snowColdContent''''' helps to reach the cold content of a snowpack close to zero so that the melting process start. Higher value will help to reach the cold content of a snowpack to zero faster than low value.
+
O '''SnowColdContent''' contribui para alcançar o teor de frio de uma estreita camada de neve a zero para o início do processo de fusão. Um valor maior ajudará a levar o teor de frio de uma camada de neve a zero mais rapidamente do que um valor baixo.
  
'''''t_factor''''' is one of the most important and sensitive parameters to produce melt runoff from a snowpack. The higher value will produce higher snowmelt and vice versa for low value. The higher '''''t_factor''''' value along with '''''r_factor''''' and '''''g_factor''''' will provide heat energy to melt the snowpack and produce runoff.
+
O '''T_factor''' é um dos parâmetros mais importantes e sensíveis para a produção de escoamento em fusão a partir de uma camada de neve. Um valor maior produzirá maior degelo e vice-versa. Quanto maior o '''t_factor''', juntamente com o valor '''r_factor''' e o '''g_factor''' irá fornecer energia de calor para derreter a neve e produzir o escoamento.
  
The detailed description of this module along with the algorithm as defined in the model source code is provided in:
+
A descrição detalhada deste módulo, juntamente com o algoritmo, tal como definido no código-fonte pode ser acessada aqui:  
 
[[http://jams.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/J2000_modules_in_detail#Snow_module Snow module]]
 
[[http://jams.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/J2000_modules_in_detail#Snow_module Snow module]]
  
===Glacier module===
+
=== Módulo de geleira ===
  
  
'''Calibration parameters'''
+
"Parâmetros de calibração'' '''
 
{| class="wikitable" border="1"| style="text-align:right;
 
{| class="wikitable" border="1"| style="text-align:right;
 
|-
 
|-
! scope="col" | Parameters
+
! scope="col" | Parâmetros
! scope="col" | Description
+
! scope="col" | Descrição
! scope="col" | Global range
+
! scope="col" | Escala Global  
! scope="col" | For the Dudh Kosi model
+
! scope="col" | Para o modelo do Dudh Kosi
 
|-
 
|-
|meltFactorIce|| melt factor for Ice|| 0 to 5 || 2.5
+
|MeltFactorIce || fator para o derretimento do gelo || 0-5 || 2,5
 
|-
 
|-
|tbase|| threshold temperature for melt  || -5 to 5 || -1
+
|Tbase || temperatura limite para derretimento || -5 a 5 || -1
|-  
+
|-
|debrisFactor|| debris factor for ice melt || 0 to 10 || 3
+
|DebrisFactor || fator de detritos para derretimento do gelo || 0-10 || 3
|-  
+
|-
|alphaIce|| radiation melt factor for ice || 0 to 5 || 0.2
+
|AlphaIce || fator de derretimento de radiação para o gelo || 0-5 || 0,2
 +
|-
 +
|Kice || fator de derretimento por calor sensível || 0-50 || 5
 +
|-
 +
|KSnow || fator de derretimento por precipitação líquida || 0-50 || 5
 +
|-
 +
|Krain || fator de derretimento pelo fluxo de calor no solo || 0-50 || 3
 
|-
 
|-
|kIce|| melt factor by sensible heat|| 0 to 50 || 5
 
|-
 
|kSnow|| melt factor by liquid precipitation || 0 to 50 || 5
 
|-
 
|kRain|| melt factor by soil heat flow  || 0 to 50 || 3
 
|-
 
 
|}
 
|}
  
The calibration parameters of the glacier module in the JAMS builder is provided in the figure below. Users can choose the method to calculate the glacier icemelt between simple degree-day [1] factor and enhanced degree-day factor [2] in the 'melt formula'. The calibration parameter at the bottom 'ddfIce' is applicable for the simple degree day factor [1].
+
Os parâmetros de calibração do módulo de geleira no JAMS Builder é fornecido na figura abaixo. Os usuários podem escolher o método para calcular o derretimento do gelo da geleira entre um fator grau-dia simples [1] e um fator grau-dia aprimorado [2] na 'fórmula de derretimento'. O parâmetro de calibração na parte inferior 'ddfIce' é aplicável para o fator grau-dia simples [1].
  
[[File:Jams_glacier.png| glacier module]]
+
[[File:Jams_glacier.png | geleira módulo]]
  
  
The seasonal or fresh snow in glacier areas are processed using the J2KProcessSnow as described in the Snow Module in the previous section. When snow storage is zero in the glacier HRU, the glacier ice melt process begins using the enhanced degree day factor. The energy for glacier ice melt is represented by the degree-day factor which is the general function of temperature and radiation (''meltFactorIce'' and ''alphaIce''). The melt rate is further adapted to slope and aspect of the specific HRU. The model also segregates the debris covered and non-debris covered glacier HRU by using the slope of HRUs. If the slope is higher than 30 degree, the glacier HRU is considered as non-debris covered glaciers. In the debris covered glacier HRU, the ice melt is further controlled by the calibration parameter ''debrisFactor''. The outcome from the glacier area is snowmelt (from fresh snow), glacier ice melt and rain runoff (rain-on-glaciers). All these three melt runoff are routed through the glacier areas using three different routing for snow, ice and rain (''kSnow, KIce'' and ''kRain''). At the end, the glacier melt, which is the product of three different runoff (snowmelt, icemelt and rain runoff), are supplied to nearby reach as overland flow (RD1).
+
A neve sazonal ou fresca nas geleiras é processada ​​usando-se o J2KProcessSnow como descrito no Módulo de neve na seção anterior. Quando o armazenamento de neve for ​​zero na HRU de geleira, o processo de derretimento do gelo da geleira começa a usar o fator grau-dia maior. A energia para a o derretimento do gelo de geleira é representada pelo fator grau-dia, que é a função geral de temperatura e radiação (''meltFactorIce'' e ''alphaIce''). A taxa de fusão é ainda adaptada para a inclinação e o aspecto da HRU específica. O modelo também segrega as geleiras de HRU cobertos por detritos ou não, utilizando para isso, a inclinação das HRUs. Se a inclinação for superior a 30 graus, a geleira da HRU é considerada como uma geleira não coberta por detritos. Na geleira de HRU coberta por detritos, o degelo é ainda controlado pelo parâmetro de calibração ''debrisFactor''. O resultado da área de geleira é a neve derretida (de neve fresca), derretimento do gelo da geleira e escoamento da água da chuva (chuva nas geleiras). Todos estes três escoamentos de derretimento são encaminhados através das áreas glaciais usando-se três encaminhamentos diferentes para neve, gelo e chuva (''kSnow'', ''KIce'' e ''Krain''). No final, o material fundido da geleira, que é o produto de três escoamentos diferentes (derretimento da neve, do gelo, e drenagem da chuva), é passado para o próximo trecho como escoamento superficial (RD1).
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'''Relevância na modelagem:'''
  
'''Relevancy in modelling:'''
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'''MeltFactorIce''' é um dos parâmetros sensíveis do módulo glacial. Quanto maior o valor, mais elevado o derretimento de gelo glacial e vice-versa.
  
'''meltFactorIce''' is one of the sensitive parameters of the glacier module. The higher value causes higher glacier ice melt and vice versa.
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'''Tbase''' é um limite de temperatura para se derreter a neve. A fusão ocorre apenas se a temperatura do ar for superior a tbase. Mantendo-se o alto valor, mais neve para armazenar assim como menos degelo ocorrerá e vice-versa. O melhor valor pode ser encontrado em torno do valor 0.
  
'''tbase''' is a threshold temperature for snow melt. The melting only occurs if the air temperature is higher than tbase. Keeping the value high will make more snow to store and less snowmelt occurs and vice versa. The best value can be found around the value 0.
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'''DebrisFactor''' controla o derretimento do gelo. O valor mais elevado (por exemplo, 4) significa que o deretimento é reduzido em 40% nas geleiras cobertas por escombros .
  
'''debrisFactor''' controls the ice melt. The higher value (e.g. 4) means the icemelt is reduced by 40% in the debris covered glacier.
+
'''AlphaIce''' é o fator de radiação para degelo. Quanto maior o valor, maior o derretimento do gelo da geleira.
  
'''alphaIce''' bring the radiation factor for snowmelt. The higher value will cause higher glacier ice melt.
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'''Kice, kSnow''' e '''Krain''' são coeficientes de roteamento. Os valores menores representam o curto tempo residencial do escoamento de derretimento potencial. Assume-se que a chuva sobre a superfície glacial drena mais rápido do que derretimento de neve e gelo (snowmelt/icemelt).
  
'''kIce, kSnow''' and '''kRain''' are routing coefficient. The lower values represents the short residential time of the potential melt runoff. It is assumed that the rain on glacier surface drains faster than snowmelt and icemelt.
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A descrição pormenorizada do módulo de geleira, juntamente com o algoritmo, tal como definido no código de fonte do modelo, pode ser encontrada aqui: [http://jams.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/J2000_modules_in_detail Módulo geleira # Glacier_module]
  
The detailed description of the glacier module along with the algorithm as defined in the model source code is provided in [http://jams.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/J2000_modules_in_detail#Glacier_module Glacier Module]
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=== Módulo de água do solo ===
  
===Soil water module===
+
'''Parâmetros de calibração'''
 
+
 
+
'''Calibration parameters'''
+
 
{| class="wikitable" border="1"| style="text-align:right;
 
{| class="wikitable" border="1"| style="text-align:right;
 
|-
 
|-
! scope="col" | Parameters
+
! scope="col" | Parâmetros (unidades)
! scope="col" | Description
+
! scope="col" | Descrição
! scope="col" | Global range
+
! scope="col" | Escala Global  
! scope="col" | For the Dudh Kosi model
+
! scope="col" | Para o modelo do Dudh Kosi
 
|-
 
|-
|soilMaxDPS|| maximum depression storage|| 0 to 10 || 2
+
|soilMaxDPS || reservatório de depressão máxima || 0-10 || 2
 
|-
 
|-
|soilLinRed|| linear reduction co-efficient for AET || -5 to 5 || -1
+
|soilLinRed || co-eficiente de redução linear para AET || -5 a 5 || -1
|-  
+
|-
|soilMaxInfSummer||maximum infiltration in summer || 0 to 200 || 60
+
|soilMaxInfSummer || infiltração máxima no verão || 0-200 || 60
 +
|-
 +
|soilMaxInfWinter || infiltração máxima no inverno || 0-200 || 75
 +
|-
 +
|soilMaxInfSnow || infiltração máxima em áreas de cobertura de neve || 0-200 || 40
 +
|-
 +
|soilImpGT80 || infiltração para áreas maiores que 80% de vedação || | 0-1 || 0,5
 +
|-
 +
|soilImpLT80 || infiltração para áreas menores que 80% de vedação || | 0-1 || 0,5
 +
|-
 +
|soilDistMPSLPS || coeficiente de distribuição MPS-LPS || 0-10 || 0,3
 +
|-
 +
|soilDiffMPSLPS || coeficiente de difusão MPS-LPS || 0-10 || 0,5
 +
|-
 +
|soilOutLPS || coeficiente de vazão para LPS || 0-10 || 0,3
 +
|-
 +
|soilLatVertLPS || coeficiente de distribuição lateral vertical || 0-10 || 0,5
 +
|-
 +
|soilMaxPerc || Taxa de percolação máxima para água subterrânea || 0-100 || 10
 +
|-
 +
|soilConcRD1Flood || coeficiente de recessão para a inundação || 0-10 || 1,3
 +
|-
 +
|soilConcRD1Floodthreshold || valor limite para soilConcRD1Flood || 0-500 || 300
 +
|-
 +
|soilConcRD1 || coeficiente de recessão para escoamento superficial || 0-10 || 2,8
 +
|-
 +
|soilConcRD2 || coeficiente de recessão para interfluxo || 0-10 || 3
 
|-
 
|-
|soilMaxInfWinter|| maximum infiltration in winter || 0 to 200 || 75
 
|-
 
|soilMaxInfSnow|| maximum infiltration in snow cover areas || 0 to 200 || 40
 
|-
 
|soilImpGT80 || infiltration for areas greater than 80% sealing  || 0 to 1 || 0.5
 
|-
 
|soilImpLT80|| infiltration for areas lesser than 80% sealing  || 0 to 1 || 0.5
 
|-
 
|soilDistMPSLPS|| MPS-LPS distribution coefficient  || 0 to 10 || 0.3
 
|-
 
|soilDiffMPSLPS || MPS-LPS diffusion coefficient  || 0 to 10 || 0.5
 
|-
 
|soilOutLPS || outflow coefficient for LPS  || 0 to 10 || 0.3
 
|-
 
|soilLatVertLPS|| lateral vertical distribution coefficient  || 0 to 10 || 0.5
 
|-
 
|soilMaxPerc|| maximum percolation rate to groundwater  || 0 to 100 || 10
 
|-
 
|soilConcRD1Flood|| recession coefficient for flood event  || 0 to 10 || 1.3
 
|-
 
|soilConcRD1Floodthreshold || threshold value for soilConcRD1Flood  || 0 to 500 || 300
 
|-
 
|soilConcRD1|| recession coefficient for overland flow  || 0 to 10 || 2.8
 
|-
 
|soilConcRD2|| recession coefficient for Interflow  || 0 to 10 || 3
 
|-
 
 
|}
 
|}
  
The calibration parameters of the soil water module in the JAMS builder is provided in the figure below:
+
Os parâmetros de calibração do módulo de água do solo no JAMS Builder são fornecidos na figura abaixo:
  
[[File:Soilwater.png| soilwater ]]
+
[[File: Soilwater.png | soilwater]]
  
The soil module is the most complex part of the J2000 hydrological model which reflects the central role of the soil zone as a regulation and distribution system. The input for the soil module is snowmelt and precipitation in the form of rain. The middle pore storage (MPS) and large pore storage (LPS) represents the water holding capacity of the soil. The water in the MPS represents the field capacity in which water is held against gravity but can be subtracted by an active tension eg. plant transpiration. The input to the soil module is first used to fill the MPS and LPS, which determines the current soil moisture. The soil moisture conditions influence the infiltration process. The infiltration capacity of the particular soil is calculated based the actual soil moisture. Besides this, there are three different infiltration parameters (''soilMaxInfSummer'', ''soilMaxInfWinter'' and ''soilMaxInfsnow'') which controls the infiltration during summer, winter and snow cover. In case of the sealed areas, only certain amount of water on the surface is able to infiltrate which is controlled by two parameters (soilImpGT80 and soilImpLT80). The water which is not able to infiltrate is stored at the land surface, as depression storage, up to a certain amount as defined in calibration parameter (''soilMaxDPS'') and any surplus is treated as overland flow (RD1). The infiltrated water is then distributed between the MPS and LPS which is controlled by two calibration parameters (''soilDistMPSLPS'' and ''soilDiffMPSLPS''). The water available in MPS can be reduced by evapotranspiration for which the root depth of the respective land cover in the soil is important. The water is the LPS is distributed between the lateral and vertical components (''soilLatVertLPS''). The lateral flow is responsible for producing interflow from the unsaturated zone (RD2) which can be controlled by ''soilOutLPS''. The vertical flow (percolation) is supplied to groundwater zone (saturated zone) for which the rate of percolation is controlled by ''soilMaxPerc''. The surplus is supplied to the LPS to release as overland flow (RD2). The overland flow and Interflow 2 are controlled by retention coefficient (''soilConcRD1'' and ''soilConcRD2'').  
+
O módulo de solo é a parte mais complexa do modelo hidrológico J2000, o que reflete o papel central da zona de solo como um regulamento e sistema de distribuição. A entrada para o módulo de solo é o derretimento da neve e a precipitação na forma de chuva. O reservatório de poros médios (MPS) e o reservatório de poros grandes (LPS) representa a capacidade de retenção de água do solo. A água nos MPS representa a capacidade de campo, no qual a água é mantida contra a gravidade, mas pode ser subtraída de uma tensão ativa, por exemplo transpiração de plantas. As informações de entrada sobre o módulo do solo são primeiramente utilizadas para preencher os MPS e LPS, o que determina a umidade atual do solo. As condições de umidade do solo influenciam o processo de infiltração. Ao passo que a capacidade de infiltração de um solo em particular é calculada com base na umidade real do mesmo. Além disso, existem três diferentes parâmetros de infiltração (''soilMaxInfSummer'', '' soilMaxInfWinter'' e ''soilMaxInfsnow''), que controlam a infiltração durante o inverno, o verão e a cobertura de neve. No caso das superfícies seladas, apenas determinada quantidade de água na superfície é capaz de se infiltrar, a qual é controlada por dois parâmetros (soilImpGT80 e soilImpLT80). A água que não é capaz de se infiltrar é armazenada na superfície da terra, como o reservatório de depressão, até um certo grau, tal como definido no parâmetro de calibração (''soilMaxDPS'') e qualquer excesso é tratado como escoamento superficial (RD1). A água infiltrada é então distribuída entre os MPS e LPS, o que é controlado por dois parâmetros de calibração (''soilDistMPSLPS'' e ''soilDiffMPSLPS''). A água disponível no MPS pode ser reduzida por evapotranspiração, para a qual a profundidade da raiz da respectiva tampa de terra do solo é importante. A água no LPS se distribui entre os componentes laterais e verticais (''soilLatVertLPS''). O fluxo lateral é responsável pela produção de interfluxo na zona insaturada (RD2), que pode ser controlado por ''soilOutLPS''. O fluxo vertical (percolação) é fornecido para as águas subterrâneas da zona (zona saturada),  na qual a taxa de percolação é controlada por ''soilMaxPerc''. O excedente é passado aos LPS para serem liberadas como escoamento superficial (RD2). O escoamento superficial e Interfluxo 2 são controlados por coeficientes de retenção (''soilConcRD1'' e ''soilConcRD2'').
  
In the case of overland flow, the retention time period may be different during high flow periods due to non-linear behavior of a catchment. For this, new parameters are introduced to represent the non-linear behavior during the monsoon season of the Himalayan region. Therefore, a new parameter (soilConcRD1Flood), as a recession co-efficient for overland flow during high flood peak period, when the volume of overland flow crosses the threshold ''soilConcRD1Floodthreshold'' defined as a calibration parameter.
+
No caso do escoamento superficial, o período de tempo de retenção pode ser diferente em períodos de fluxo elevados, devido a um comportamento não-linear de uma bacia. Para isso, são introduzidos novos parâmetros para poder-se representar o comportamento não-linear durante a estação das monções da região do Himalaia. Por conseguinte, um novo parâmetro (soilConcRD1Flood), como um coeficiente de recessão de escoamento superficial durante o período de pico de inundação, quando o volume do escoamento superficial ultrapassa o valor-limite no ''soilConcRD1Floodthreshold'' definido como um parâmetro de calibração.
  
'''Relevancy in modelling'''
+
'''Relevância na modelagem'''
  
'''soilMaxDPS''' influences the water stored in depression areas. The higher value of this parameter causes higher amount of water to be stored as depression storage and less water to be available for overland flow.  
+
'''SoilMaxDPS''' influencia a água armazenada nas áreas de depressão. Quanto maior o valor deste parâmetro, maior quantidade de água a ser armazenada como reservatório de depressão e menos água ficará disponível para escoamento superficial.
  
'''soilLinRed''' reduces the amount of evapotranspiration rate. The lower value will reduce the evapotranspiration at a lower rate.
+
'''SoilLinRed''' reduz a quantidade de taxa de evapotranspiração. Quanto menor o valor maior a redução da evapotranspiração.
  
'''soilMaxInfSummer''', '''soilMaxInfWinter''', and '''soilMaxInfSnow''' influence the maximum infiltration rate into the saturated (soil water) and unsaturated (groundwater) zone. The lower value  of these parameters allow only a part of rainfall and snowmelt to enter into the unsaturated zone (The value 20 means that only 20 mm rainfall and snowmelt is allowed to go through the soil water module per time step). In such cases, overland flow would be higher as the most of the input drains as surface runoff. It is considered that the ''soilMaxInfSummer'' is slightly lower than winter because the soil is more saturated during the rainy-summer period. The ''soilMaxInfSnow'' is considered lowest among the three because of the frozen soil condition in the snow-occurring environment.
+
'''SoilMaxInfSummer''','''soilMaxInfWinter''', e '''soilMaxInfSnow''' influenciam a taxa de infiltração máxima para zonas saturada (água do solo) e insaturada (água subterrânea).Um menor valor para estes parâmetros permitirá que apenas uma parte da chuva e neve derretidas entrem na zona insaturada (O valor 20 significa que apenas 20 mm de chuva e neve derretidas poderá passar através do módulo de água no solo por intervalo de tempo). Em tais casos, o escoamento superficial seria maior, já que a maior parte da entrada é drenada como escoamento superficial. Considera-se que o '''soilMaxInfSummer''' é ligeiramente mais baixo do que no inverno, porque o solo é mais saturado durante o período de verão chuvoso. O '''soilMaxInfSnow''' é considerado menor entre os três, por causa da condição do solo congelado no ambiente onde ocorre neve.
  
The parameter '''soilImpGT80''' is activated if the land cover impermeability is high as defined in the permeability of the land cover (sealedgrade) (such as urbanized areas) in the land-cover parameter file. The values in the sealedgrade act as a threshold for activation of the parameters '''soilImpGT80''' or '''soilImpLT80'''. The lower value of these parameters indicates that the lower amount of inflow will be able to infiltrate and rest flow as overland flow.
+
O parâmetro '''soilImpGT80''' é ativado, se a impermeabilidade da cobertura da terra é alta, tal como definido na permeabilidade da cobertura da terra (sealedgrade) (tais como áreas urbanizadas) no arquivo de parâmetros de cobertura de terra. Os valores no sealedgrade atuam como um limite para a ativação dos parâmetros '''soilImpGT80''' ou '''soilImpLT80'''. Um valor menor destes parâmetros indica que a quantidade mais baixa de entrada será capaz de se infiltrar, bem como que o resto fluxo escoerá superficialmente.
  
'''soilDistMPSLPS''' and '''soilDiffMPSLPS''' are mainly responsible for distribution and diffusion of water between the MPS and LPS. They are less sensitive parameters and have minor role in interflow. The lower value of these parameters will allocate slightly less inflow to the MPS.
+
'''SoilDistMPSLPS''' e '''soilDiffMPSLPS''' são principalmente responsáveis ​​pela distribuição e difusão da água entre os MPS e LPS. São parâmetros menos sensíveis e têm um papel menor no interfluxo. Um menor valor destes parâmetros irá alocar menos entrada de fluxo para os reservatórios de poros médios MPS.
  
'''soilOutLPS''' influences the Interflow 2 (RD2) component. The lower value will allocate more water to be outflowed from LPS and thereby increasing the RD2 component.
+
'''SoilOutLPS''' influencia a componente Interfluxo 2 (RD2). Um valor menor irá fazer com que mais água seja escoada a partir de um reservatório de poros grandes LPS e, assim, aumentando o componente RD2.
  
'''soilLatVertLPS''' is one of the very sensitive parameters in the soil water module. It distributes the inflow (after the infiltration) between vertical (interflow 1) and percolation. The higher value will allocate higher amount of inflow to the Interflow 2 (and less inflow  to be percolated to the groundwater). The higher value will increase in Interflow 2 component and at the same time, the groundwater contribution (RG1 and RG2) will be reduced.
+
'''SoilLatVertLPS''' é um dos parâmetros mais sensíveis no módulo de água do solo. Ele distribui o fluxo de entrada (depois da infiltração) entre vertical (interfluxo 1) e percolação. Quanto maior o valor irá alocar maior quantidade de fluxo para o Interfluxo 2 (e menos fluxo a ser percolado para a água subterrânea). Um valor maior irá aumentar o interfluxo 2 componente e, ao mesmo tempo, a contribuição das águas subterrâneas (RG1 e RG2) será reduzida.
  
'''soilMaxPerc''' controls the percolation rate to the groundwater per time step. The higher (eg. 20) value indicates that maximum 20 mm equivalent water is allowed to go to the groundwater. The higher value will increase the groundwater contribution (RG1 and RG2) and at the same time decrease RD2 component at a higher magnitude. This also decrease the RD1 but to a lesser extent.
+
'''SoilMaxPerc''' controla a taxa de infiltração de água subterrânea por intervalo de tempo. Um valor mais elevado (por exemplo, 20) indica que no máximo 20 milímetros de água equivalente poderão passar para as águas subterrâneas. Um valor maior irá aumentar a contribuição das águas subterrâneas (RG1 e RG2) e ao mesmo tempo diminuir o componente RD2 em maior magnitude. Isto também diminuirá a RD1, mas em menor grau.
  
'''soilConcRD1''' and '''soilConcRD2''' are recession coefficient for overland flow (RD1) and Interflow 1 (RD2) and are one of the sensitive parameters in the module. The value represents the retention time (per time step) for overland flow. The higher value indicates that the retention period is high and therefore, less water is flowed as overland flow. Principally, the retention period for RD1 should be less than the RD2.
+
'''SoilConcRD1''' e '''soilConcRD2''' são coeficientes de recessão para o escoamento superficial (RD1) e o Interfluxo 1 (RD2) e são uns dos parâmetros sensíveis no módulo. O valor representa o tempo de retenção (por intervalo de tempo) para escoamento superficial. O valor mais elevado indica que o período de retenção é elevado e, portanto, menos água flui como escoamento superficial. Basicamente, o período de retenção do RD1 deve ser menor do que o do RD2.
  
'''soilConcRD1Flood''' parameter is implemented in the standard J2000 hydrological model to replicate the runoff behavior especially during the high flood period in the monsoon dominated Himalayan region. This parameter is only activated when the input for overland flow crosses the parameter '''soilConcRD1FloodThreshold''' defined by users. In principal, the value of '''soilConcRD1Flood''' should be less than '''soilConcRD1''' as the retention time of the overland flow is less during the high flood time.
+
O parâmetro '''soilConcRD1Flood''' é implementado no modelo hidrológico padrão J2000 para replicar o comportamento de escoamento, especialmente durante o período de alta inundação na região do Himalaia, dominada por monções. Este parâmetro é apenas ativado quando a entrada para o escoamento superficial atravessa o parâmetro '''soilConcRD1FloodThreshold''', o qual é definido pelo usuário. Em princípio, o valor de '''soilConcRD1Flood''' deve ser inferior a '''soilConcRD1''', já que o tempo de retenção do escoamento superficial é menor durante o tempo de forte inundação.
  
The detailed description of the soil water module along with the algorithm as defined in the model source code is provided in [http://ilms.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/J2000_modules_in_detail#Soil_water_module Soil Water Module].
+
A descrição pormenorizada do módulo de água do solo, juntamente com o algoritmo, tal como definido no código fonte é fornecido no modelo [http://ilms.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/J2000_modules_in_detail#Soil_water_module Soil Water Module].
  
===Groundwater module===
+
=== Módulo de Águas Subterrâneas ===
  
'''Calibration parameters'''
+
'''Parâmetros de calibração'''
{| class="wikitable" border="1"| style="text-align:right;
+
{| class="wikitable"border="1"|style="text-align:right;
 
|-
 
|-
! scope="col" | Parameters
+
! scope="col" | Parâmetros (unidades)
! scope="col" | Description
+
! scope="col" | Descrição
! scope="col" | Global range
+
! scope="col" | Escala Global  
! scope="col" | For the Dudh Kosi model
+
! scope="col" | Para o modelo do Dudh Kosi
 
|-
 
|-
|gwRG1RG2dist|| RG1-RG2 distribution coefficient|| 0 to 10 || 2.1
+
|gwRG1RG2dist || coeficiente de distribuição RG1-RG2 || 0-10 || 2,1
 
|-
 
|-
|gwRG1Fact|| adaptation for RG1 flow  || 0 to 10 || 0.3
+
|gwRG1Fact || adaptação para fluxo de RG1 || 0-10 || 0,3
|-  
+
|-
|gwRG2Fact||adaptation for RG2 flow || 0 to 10 || 0.5
+
|gwRG2Fact || adaptação para fluxo de RG2 || 0-10 || 0,5
 +
|-
 +
|gwCapRise || coeficiente de ascensão capilar || 0-10 || 0,01
 
|-
 
|-
|gwCapRise|| capillary rise coefficient || 0 to 10 || 0.01
 
|-
 
 
|}
 
|}
  
The calibration parameters of the groundwater module in the JAMS builder is provided in the figure below:
+
Os parâmetros de calibração do módulo de águas subterrâneas no JAMS Builder são fornecidos na figura abaixo:
  
 
[[File:Groundwater module.png| Groundwater ]]
 
[[File:Groundwater module.png| Groundwater ]]
  
The groundwater module receives input from unsaturated soil zone (soil water module) in a two storage compartment of a ground water zone i.e. upper groundwater zone (RG1) and lower grounwater zone (RG2). The input is then between these two zones in which the distribution of input is carried out by the calibration parameter '''gwRG1RG2dist'''. The water discharge from the upper and lower storage areas (RG1 and RG2) is carried out according to the current storage amount in the form of a linear function, using the storage retention co-efficient for two storages '''gwRG1Fact''' and '''gwRG2Fact'''. There is also a possibility that the water from groundwater is transfered soil water zone through capillary rise with the parameter '''gwCapRise'''.
+
O módulo de águas subterrâneas recebe entrada a partir da zona do solo não saturado (módulo de água no solo), num compartimento de dois armazenamentos de uma zona de águas subterrâneas ou seja, de uma zona de águas subterrâneas superior (RG1) e uma zona de águas subterrâneas inferior (RG2). A entrada está então entre as duas zonas, nas quais a sua distribuição é realizada pelo parâmetro de calibração '''gwRG1RG2dist'''. A descarga de água a partir das áreas de armazenamento superior e inferior (RG1 e RG2) é levada a cabo de acordo com a quantidade de armazenamento de corrente sob a forma de uma função linear, utilizando-se o coeficiente de retenção de armazenamento para dois reservatórios '''gwRG1Fact''' e '''gwRG2Fact'''. Existe também a possibilidade de que as águas subterrâneas sejam transferidas a partir da zona de água do solo através da ascensão capilar com o parâmetro '''gwCapRise'''.
  
'''Relevancy in modelling'''
+
"'Relevância na modelagem'''
  
'''gwRG1RG2dist''' distributes input water to RG1 and RG2. The higher value of this parameter increase the proportion of input water to the RG2 zone.
+
'''GwRG1RG2dist''' distribui a água de entrada para RG1 e RG2. Um valor maior para esse parâmetro aumenta a proporção de água de entrada para a zona RG2.
  
'''gwRG1Fact''' and '''gwRG2Fact''' influences the outflow from RG1 and RG2 storage. The parameter values represent the retention time in those stroage. The higher value will lead to less outflow and more water remains in the storage.  
+
'''GwRG1Fact''' e '''gwRG2Fact''' influenciam a saída das unidades de armazenamento RG1 e RG2. Os valores do parâmetro representam o tempo de retenção nessas unidades. Quanto maior o valor, maior será a condução a uma menor vazão e mais água permanece nelas.
  
'''gwCapRise''' influece the distribution of water between soil water and ground water module. The higher value will flow a higher amount of water from groundwater to soil water zone.
+
'''GwCapRise''' influencia a distribuição de água entre a água do solo e o módulo de água do solo. Com um maior valor, uma maior quantidade de água fluirá a partir de águas subterrâneas para a zona de água do solo.
  
  
The detailed description of the groundwater module along with the algorithm as defined in the model source code is provided in [http://ilms.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/J2000_modules_in_detail#Groundwater_module Groundwater Module].
+
A descrição pormenorizada do módulo de água subterrânea juntamente com o algoritmo, tal como definido no código de fonte do modelo é fornecida em [http://ilms.uni-jena.de/ilmswiki/pt/index.php/M%C3%B3dulos_do_J2000_em_detalhes#M.C3.B3dulo_de_.C3.A1guas_subterr.C3.A2neas Módulo de águas subterrâneas].
  
===Routing module===
+
=== Módulo de Roteamento ===
  
 
+
"Parâmetros de calibração'' '''
'''Calibration parameters'''
+
 
{| class="wikitable" border="1"| style="text-align:right;
 
{| class="wikitable" border="1"| style="text-align:right;
 
|-
 
|-
! scope="col" | Parameters
+
! scope="col" | Parâmetros
! scope="col" | Description
+
! scope="col" | Descrição
! scope="col" | Global range
+
! scope="col" | Escala Global  
! scope="col" | For the Dudh Kosi model
+
! scope="col" | Para o modelo do Dudh Kosi
 
|-
 
|-
|flowRouteTA|| calibration parameter for adapting velocity of flow waves|| 0 to 10 || 1.3
+
| FlowRouteTA || Parâmetro de calibração para adaptar a velocidade das ondas de fluxo || 0-10 || 1,3
 
|-
 
|-
 
|}
 
|}
  
The calibration parameters of the reach routing module in the JAMS builder is provided in the figure below:
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Os parâmetros de calibração do módulo de alcance de encaminhamento no JAMS Builder são fornecidos na figura abaixo:
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[[File: FlowRouteTA.png | Rota de fluxo]]
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O modelo hidrológico J2000 tem dois componentes de roteamento. O '''roteamento lateral''' (lateral routing) serve para simular os processos de fluxo lateral na área de captação de uma unidade de modelo (HRU) para o próximo até que a água finalmente chega a um trecho fluvial.  O '''roteamento de trechos fluviais''' (reach routing) descreve processos de fluxo de um canal de fluxo, utilizando a abordagem comumente aplicada de onda cinemática e o cálculo de velocidade de acordo com Manning e Strickler (Krause, 2001).
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'''Relevância na modelagem'''
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'''FlowRouteTA''' influencia o tempo de execução de ondas de escoamento no canal de fluxo. Um valor mais alto aumenta a velocidade das ondas de escoamento e mais água flui do canal.
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Uma descrição detalhada do módulo de encaminhamento, juntamente com o algoritmo, tal como definido no código de fonte do modelo pode ser encontrada em [http://ilms.uni-jena.de/ilmswiki/index.php/J2000_modules_in_detail#Reach_routing_module Routing module].
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= Calibração do modelo =
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A fim de aplicar modelos hidrológicos com sucesso, é necessário definir com precisão os parâmetros dos mesmos. A medição direta dos parâmetros não é possível na maioria das vezes, ou muito cara ou não há relação física clara. Por estas razões, os parâmetros são ajustados com um processo de tentativa e erro, na medida que os elementos (por exemplo, os escoamentos simulados) correspondem melhor aos valores medidos. Esta tarefa pode ser demorada e difícil se o modelo correspondente for complexo ou tiver um grande número de parâmetros.
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O modelo J2000 fornece a plataforma para o processo de calibração offline e online. A calibração offline é realizada no âmbito do JAMS, enquanto na calibração online, os arquivos de modelo e parâmetros necessários são definidos através de ferramentas de calibração baseadas na web chamadas 'OPTAS'. Em seguida, a calibração é realizada no servidor da Universidade e os resultados podem ser baixados. Esse processo é eficiente e consome menos tempo, já que o cálculo é realizado em um servidor externo, dessa forma não mantando os computadores locais ocupados.
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As informações detalhadas sobre a calibração de modelos são fornecidas em [http://ilms.uni-jena.de/ilmswiki/pt/index.php/Tutorial_Calibra%C3%A7%C3%A3o Tutorial de Calibração]
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<span style="color:red;"> Nota Importante: Os parâmetros do modelo, os valores específicos incluindo os tipos de parâmetros do modelo Dudh Kosi foram explicados anteriormente em cada um dos módulos. Os valores destes parâmetros foram definidos por uma combinação de 'tentativa-e-erro' e utilizando métodos de otimização de parâmetros automática ou numérica. Além disso, as análises de sensibilidade e incerteza também foram realizadas na bacia do rio Kosi Dudh. A descrição destes métodos e processos estão descritos em Nepal (2012).
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= Criação de um novo modelo =
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Para configurar o modelo hidrológico J2000 para uma captação nova, requere-se dois passos importantes. Primeiro, prepare os arquivos do modelo de parâmetros e dados de entrada, como explicado nas seções anteriores [http://ilms.uni-jena.de/ilmswiki/pt/index.php/Usando_o_modelo_J2000#Prepara.C3.A7.C3.A3o_do_Conjunto_de_Dados seções anteriores]. Segundo, crie um novo modelo de arquivo XML que controla as variáveis ​​de entrada e de saída com base nos dados de entrada. O modelo de arquivo XML poderá ser diferente em aplicações de modelos diferentes, já que esse se baseará em dados de entrada e módulos diferentes usados ​​para calcular processos hidrológicos. (Por exemplo: a exigência de dados para estimar a evapotranspiração potencial pelo método Hargreave-Salami é diferente da abordagem Penmann-Monteith, e, portanto, a configurção do modelo xml será também diferente.)
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Recomenda-se usar os arquivos de modelo XML existentes como base para a criação de um novo modelo, a qual foi explicada nas seções anteriores. Se a captação tem geleiras, pode-se usar o modelo xml da bacia hidrográfica do Kosi Dudh. Além de geleiras, você pode usar o modelo de arquivo xml da bacia de Gelberg que é baixada durante o download de software JAMS como um conjunto de dados de teste. Esses arquivos de modelo xml podem ainda ser alterados de acordo com suas necessidades de dados e preferências.
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Além disso, é preciso levar em conta algumas características específicas da bacia nova no arquivo de modelo xml.
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1. As coordenadas geográficas da área de estudo em UTM tem de ser definidas em componente 'CalcLatLong' para estimar o 'fator de correção de aspecto de inclinação', como mostrado na figura abaixo.
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[[File:Modelsetup3.png |800x800px| geographical location]]
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2. As coordenadas geográficas da área de estudo têm que ser definidas no componente 'Calcular radiação extraterrestre (ExtRad)',  baseando-se na latitude e longitude. Isto pode ser feito através da edição de informações no JAMS Builder como mostrado na figura a seguir:
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[[File:Modelsetup1.png |800x800px| geographical location]]
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Alternativamente, a informação pode ser alterada diretamente no JAMS Launcher.
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[[File:Modelsetup2.png |600x600px| geographical location]]
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Por favor, não se esqueça de salvar as novas informações.
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3. O sistema de modelagem J2000 é bastante flexível em termos de uso de diferentes componentes com base na disponibilidade de dados. No conjunto de dados de teste fornecido neste tutorial, para a regionalização da temperatura, os dados de uma estação são usados e regionalizados no verão e no inverno usando taxas de erro. Mas, se houver dados de mais de três estações, eles podem também usar ponderações de distância inversas (IDW). Para tal, é preciso substituir o módulo de taxa de lapso pelo módulo de regionalização IDW. Ambos os módulos são fornecidos nos dois XMLS diferentes acima.
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Da mesma forma, para estimar a evapotranspiração usando Penmann-Monteith, são necessários muitos dados, tais como: umidade relativa, vento e horas de sol. Estes podem não estar disponíveis em muitas áreas, no qual caso, o módulo de alternativa para a evapotranspiração chamado 'Hargreaves' pode ser empregado no modelo.
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É necessário ter cuidado para que, ao se alterar módulos nos arquivos XML padrão, os quais estão disponíveis aqui (Dudh Kosi e Gelberg), os requisitos dos dados também mudem. Por razão disso, alguns módulos podem não ser necessários no novo modelo criado. Por exemplo, se o método Hargreves-Salame for usado, o componente de leitura de dados e um componente de regionalização para a umidade relativa, vento e da hora do sol não serão necessários. Em tais casos, esses módulos precisam ser desativados.
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4. A localização do diretório de área de trabalho e um arquivo de dados tem de ser definida após o carregamento do arquivo de modelo xml, como mostrado na figura abaixo.
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[[File: Modelsetup4.png | 600x600px | localização geográfica]]
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O arquivo de modelo xml é aberto usando-se o JAMS Builder ou JAMS Launcher [Arquivo -> Carregar modelo].
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'''Workspace directory:''' A localização do diretório de área de trabalho na máquina local.
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'''Time Interval:''' O intervalo de tempo em que o modelo é executado.
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'''Parameter file:''' A localização da HRU e arquivo de parâmetro de trecho fluvial.
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'''Efficiency:''' Pode-se aqui fornecer um período de tempo diferente para a estimativa de eficiência.
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<span style="color:red;"> Nota Importante: O modelo J2000 foi aplicado com sucesso na bacia do rio Kosi Dudh, como parte de uma pesquisa de doutorado. O modelo hidrológico J2000 calibrado e validado foi ainda usado para avaliar o impacto da mudança no uso da terra sobre o regime hidrológico. Dois cenários de mudança do uso da terra hipotéticos foram implementados e as informações do uso da terra do arquivo de parâmetro da HRU foram alteradas de acordo com a quantidade do impacto dessa mudança em diferentes processos hidrológicos. Além disso, o impacto da mudança climática sobre o regime hidrológico também foi analisado usando os dados climáticos regionais do modelo na bacia hidrográfica Kosi Dudh. A descrição destas análises são fornecidas em Nepal (2012).
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= Fórum =
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É provável que durante a utilização do modelo e tutorial, possa haver problemas e mensagens de erro. Em tais casos, sugere-se entrar em contato com o fórum de discussão ILMS, onde os usuários do modelo e comunidades de desenvolvedores podem ser contactados.
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'''Sistema Integrado de Gestão de Terras (ILMS) Fórum de discussão''':
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http://ilms.uni-jena.de/ilms/board/index.php?sid=f545b1932d03a6781393eea0fed040e3
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O fórum de discussão ILMS foi formulado para a discussão dos vários componentes do software ILMS. Para o modelo ILMS, o seguinte fórum foi criado:
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http://ilms.uni-jena.de/ilms/board/viewforum.php?f=6
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É necessário se registrar no fórum ILMS [http://ilms.uni-jena.de/ilms/board/ucp.php?mode=register Registrar aqui] para deixar uma nova pergunta e também para acompanhar as postagens.
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=Bibliografia e Leitura recomendada=
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Zhang, L., Dawes, W. R., Walker, G. R., 1999. Predicting the Effect of Vegetation Changes on Catchment Average Water Balance. Technical report 99/12, 35pp., Cooperative Research Centre for Catchment Hydrology.

Edição actual desde as 13h53min de 10 de Março de 2013

Este tutorial foi preparado para demonstrar o uso do modelo hidrológico J2000 para a análise do sistema hidrológico de uma bacia hidrográfica. Um conjunto de dados de teste da bacia do rio Kosi Dudh está disponível juntamente com este tutorial. Essa bacia foi utilizada para a análise de sistema hidrológico usando o modelo hidrológico J2000 como parte da pesquisa de doutorado (Nepal, 2012). As informações fornecidas aqui baseiam-se em grande parte neste estudo [Tese de Doutorado.] Pode-se usar os dados de teste para familiarizar-se com a aplicação do modelo e, ao mesmo tempo, preparar-se o próprio conjunto de dados para simular o comportamento hidrológico de qualquer bacia, seguindo este tutorial. Uma seção separada é fornecida no final, demonstrando como usar o modelo J2000 para uma nova bacia: Criação de um novo modelo. Da mesma forma, as informações sobre o forum de usuários da aplicação do Sistema Integrado de Gestão de Paisagens (ILMS - Integrated Landscape Management System) também são demonstradas no final desse tutorial. Esse fórum pode ser usado para a discussão de questões relacionadas com a aplicação da modelagem. Através dele, os programadores e usuários do modelo podem ser contactados.

Os diferentes componentes do software ILMS (ILMSimage, ILMSgis, ILMSmodel, e ILMSexplore) podem ser baixados aqui. Este tutorial também explica como instalar o software ILMS.


Índice

Quem pode usar esse tutorial?

Esse tutorial é preparado de tal modo que o modelo hidrológico J2000 possa ser usado de forma independente, sem qualquer apoio técnico de promotores modelo. Portanto, ele pode ser usado por estudantes, desenvolvedores e pesquisadores de modelo para a análise do sistema hidrológico de uma bacia hidrográfica. O tutorial deve ser lido em conjunto com outros sub-tutoriais também explicados aqui. Além disso, o tutorial é fornecido com um conjunto de dados de teste da bacia do rio Kosi Dudh (Nepal, 2012), que pode ser utilizada para familiarizar-se com os diferentes aspectos do modelo J2000. Da mesma forma, também é possível criar-se o seu próprio conjunto de dados de uma bacia de interesse para a execução de um modelo.

Descrição do conjunto de dados de teste

Esse tutorial inclui o conjunto de dados de teste da bacia hidrográfica do Kosi Dudh. Essa é uma sub-bacia da bacia do rio Kosi, Nepal, localizada na região do Himalaia. O Departamento de Meteorologia de Hidrologia (DHM) do governo do Nepal coleta e gerencia os dados hidrometeorológicos. Seis estações de precipitação e uma climática estão disponíveis na bacia hidrográfica do Kosi Dudh. Uma vez que os dados de medida não podem ser distribuídos publicamente, os dados fornecidos aqui não provém de estações reais. Estes dados provém de estações virtuais em que dados regionalizados foram utilizados e processados ​​com erros aleatórios. Estes conjuntos de dados de entrada são fornecidos abaixo, juntamente com o diretório da área de trabalho para execução do modelo J2000. Os usuários devem utilizar o tutorial junto com os dados de teste para entender os diferentes aspectos do sistema de modelagem J2000 e também terem como objetivo preparar os seus próprios conjuntos de dados para executar o modelo. Deve-se contactar o DHM Nepal diretamente para se obter os dados reais observados das estações. Os resultados da modelagem com os dados medidos do DHM Nepal podem ser encontrados na tese de doutorado “Nepal, 2012”.

Para se entender a motivação, os objetivos, a metodologia e área de estudo adotados para a dinâmica do sistema hidrológico da bacia do rio Kosi Dudh, essa tese de doutorado serve como boa fonte de detalhes.

O modelo J2000

O modelo J2000 é um modelo hidrológico distribuído e orientado em processos para simulações hidrológicas de bacias de meso e macro-escala. Ele está incorporado no Jena Adaptable Modelling System (JAMS), que é uma plataforma de software baseada em componentes para o desenvolvimento e aplicação de modelos ambientais (Kralisch e Krause 2006, Kralisch et.al. 2007). A simulação de diferentes processos hidrológicos é realizada em módulos de processo encapsulados, os quais são em grande parte independentes uns dos outros. Isto permite alterar, substituir ou adicionar módulos individuais ou processos sem se ter que reestruturar novamente o modelo desde o início. Com esta flexibilidade, um módulo de geleira é integrado como parte do estudo realizado por Nepal (2012) na região do Himalaia.


O aplicativo de modelagem representa os processos hidrológicos importantes de uma bacia hidrográfica. O layout principal do modelo hidrológico J2000 é fornecido na figura abaixo. O layout também inclui o módulo de uma geleira, que foi aplicado na região do Himalaia. O sistema de modelagem diferencia-se entre os quatro componentes de escoamento diferentes de acordo com sua origem específica. O componente com maior dinâmica temporal é o escoamento rápido e direto (RD1) (fluxo terrestre). Ele consiste no escoamento de áreas fechadas e escoamento superficial vindos do escoamento de acesso saturado de acesso de infiltração. O componente de escoamento lento direto (RD2) (também conhecido como Interfluxo 1), que corresponde ao escoamento hipodérmico lateral na zona do solo, reage ligeiramente mais lentamente do que o RD1. Dois outros componentes de escoamento de fluxo básicos podem ser distinguidos. O escoamento de base relativamente rápido (RG1) (também conhecido como Interfluxo 2) simula o escoamento a partir da parte superior de um aquífero, que é mais permeável devido às intempéries, em comparação à zona inferior do aquífero. O componente de escoamento de base lento (RG2), o qual pode ser visto como o fluxo dentro de fracturas de rochas sólidas ou de matriz em aquíferos homogéneos não consolidados.

HRU diagrama esquemático

A descrição pormenorizada dos sistemas de modelagem pode ser encontrada em muitas publicações. Algumas das publicações importantes são: (Krause, 2001,; Krause 2002,; Krause, 2010,; Nepal, 2012; Kralisch e Krause 2006,; Kralisch et.al. 2007). Algumas das publicações também podem ser acessadas ​​a partir deste link: http://jams.uni-jena.de/index.php?id=5582&L=2

Preparação do Conjunto de Dados

Arquivos de parâmetros de modelos

Os requisitos de dados para executar o modelo hidrológico J2000 são discutidos aqui em detalhe. Dois tipos de dados são necessários i) arquivos de parâmetros de modelo e ii) os dados de entrada meteorológicos. Os primeiros são preparados e quantificados dentro do ambiente GIS e conhecidos como arquivos de parâmetros de modelo. Os arquivos de parâmetros e seus valores ficam estáticos na aplicação de modelagem.

Os usuários têm que preparar todos os dados de entrada (ou seja, solo, cobertura do solo, geologia, DEM) em formato raster com uma dada resolução. Ao delinear HRUs, todos os dados de entrada têm de ser fornecidos na mesma resolução. A resolução do conjunto de dados controla principalmente o número de HRUs a serem formadas sem se perder a heterogeneidade de uma bacia. Portanto, a resolução dos dados de entrada depende da bacia a ser modelada. Por exemplo, se a bacia é pequena (por exemplo, 1000 km ²), uma resolução entre 30-90 será adequada dependendo da resolução do conjunto de dados disponível. Da mesma forma, para bacias hidrográficas de meso-escala (por exemplo, 4000 km ²), uma resolução entre 250-500 m será adequado. Além disso, uma bacia com topografia plana (baixo gradiente, por exemplo) precisa de dados de alta resolução para caracterizar as traços de uma bacia hidrográfica.

A descrição detalhada para a derivaçao dos arquivos de parâmetros são fornecidas a seguir:

Arquivo de parâmetros do solo

A informação detalhada necessária para um arquivo de parâmetro do solo é apresentada na tabela abaixo.

Parâmetro Descrição
SID tipo de solo ID
depth profundidade do solo
kf_min coeficiente de permeabilidade mínima
depth_min profundidade do horizonte acima do horizonte com o menor coeficiente de permeabilidade
kf_max coeficiente de permeabilidade máxima
cap_rise variável de Boole, que permite (1) ou restringe (0) a ascensão capilar
aircap capacidade de ar (equivalente ao reservatório de poros grandes (LPS))
fc_sum capacidade de campo utilisável (equivalente ao reservatório de poros médios (MPS))
fc_1 ...22 capacidade de campo utilisável por decímetro da profundidade do perfil

O arquivo de parâmetros do solo é um dos importantes, os quais necessitam de uma série de informações, como mostrado na tabela acima, para produzir uma caracterização completa sobre a capacidade de retenção de água de diferentes tipos de solo. Para tal, a informação sobre a textura de tipos de solo de diferentes horizontes de solo é necessária. Uma descrição detalhada de como produzir um arquivo de parâmetro do solo pode ser encontrada aqui:

Como preparar um arquivo de parâmetros do solo

Arquivo de parâmetros da cobertura da terra

O arquivo de parâmetro do uso da terra requer informações sobre o uso da terra e da cobertura da terra de uma bacia hidrográfica, o que controla os diferentes aspectos da hidrologia. Tais informações podem ser derivadas a partir da literatura na qual a informação espacial acerca do uso do solo e da cobertura da terra é fornecida. Alternativamente, elas pode ser estimadas por meio de imagens de satélites e de classificação subsequente. O modelo hidrológico J2000 requer uma maior classificação do uso do solo e da cobertura da terra, o que afeta a dinâmica hidrológica.

Como preparar um arquivo de parâmetros da cobertura da terra

Arquivo de parâmetros hidrogeológico

As informações necessárias para o arquivo de parâmetros hidrogeológico estão disponíveis abaixo:

  • Hgeo.par
Parâmetro Descrição
GID hidro-geologia ID
RG1_max capacidade máxima de armazenamento do reservatório de água subterrânea superior
RG2_max capacidade máxima de armazenamento do reservatório de água subterrânea inferior
RG1_k coeficiente de armazenamento do reservatório de água subterrânea superior
RG2_k Coeficiente de armazenamento da parte inferior do reservatório de água subterrânea

A capacidade de armazenamento do reservatório de água subterrânea superior (RG1) e inferior (RG2) pode ser estimada analisando-se a informação geológica da área. A capacidade de armazenamento é normalmente controlada pela formação geológica, os tipos de rochas, origem e natureza das rochas e permeabilidade. Estes valores são expressos como volume de armazenamento máximo em mm/dia de cada tipo de reservatório. Os valores de coeficiente de armazenamento (RG1_k e RG2_k) são usadas como um co-eficiente de recessão geral de dois reservatórios. Estes são expressos como tempo de retenção em dias no reservatório específico. A recessão é ainda controlada por um parâmetro de calibração flexível dentro do modelo.

A descrição detalhada do parâmetro hidrogeológico está disponível aqui: Como derivar um arquivo de parâmetro hidrogeológico

Arquivos de parâmetros de HRUs e trechos fluviais

As Unidades de Resposta Hidrológicas (HRUs - Hydrological Response Units) são as unidades de modelagem para o modelo hidrológico J2000. As HRUs são "unidades de modelo espaciais que são unidades estruturadas distribuídas e heterogêneas com um clima, uso da terra, solos, geologia comuns , controlando seus dinâmica hidrológica" (Flügel, 1995). As áreas que compreendem propriedades semelhantes, como a topografia (declividade, outros aspectos), uso da terra, solo e geologia, e se comportam de forma semelhante em sua resposta hidrológica, são mescladas para se desenvolver uma HRU. A variação da dinâmica do processo hidrológico dentro da HRU deve ser relativamente pequena em comparação com a dinâmica de uma HRU diferente (Flügel 1995).

O processo de delineamento de HRUs é descrito no seguinte tutorial. [| GRASS-HRU Tutorial]. Os usuários precisam preparar o seguinte arquivo para o delineamento de uma HRU.

  • Modelo de Elevação Digital (DEM)
  • Solo
  • Uso da terra
  • Hidrogeologia

Todos estes dados devem ser fornecidos em um arquivo formato de dados *.tiff com a mesma resolução. O delineamento de processos de HRUs acaba por fornecer arquivos de parâmetros de HRU e trechos fluviais.


  • Arquivo de parâmetro HRU (* hru.par)
HRU Diagrama esquemático
Parâmetro Descrição
ID HRU ID
x Avanço para leste (easting) do ponto centróide
y Avanço para o norte (northing) do ponto centróide
elevation elevação média
area área
type tipo de drenagem: a HRU drena na HRU (2), a HRU drena na parte do canal (3)
to_poly ID da HRU subjacente
to_reach ID da parte do canal adjacente
slope declive
aspect aspecto
flowlength Comprimento do fluxo
soilID ID da classe do solo
landuseID ID da classe do uso da terra
HgeoID ID da classe hidrogeológica

Um exemplo de arquivo de parâmetro HRU é fornecido abaixo.


Arquivo de Parâmetro HRU

O arquivo de parâmetro HRU armazena os atributos espaciais da bacia hidrográfica onde a informação sobre a elevação, área, aspecto, as coordenadas (x, y), tipo de uso da terra (landuseID), hidrogeologia (hgeoID) e solo (soilID) são armazenados para cada HRU. As HRUs são topologicamente ligadas ao encaminhamento lateral para simular os processos de transporte de água a partir de uma HRU para outra HRU e foram ainda ligadas a um afluente próximo para o roteamento de trechos fluviais. A coluna (to_poly) define a HRU que passa água para a próxima HRU.

A conexão entre o arquivo de parâmetro HRU e outros arquivos de parâmetros é resolvida dentro da anterior. Por exemplo, no arquivo de parâmetro HRU, o id HRU 1 tem todas as informações necessárias, conforme exigido na tabela acima, incluindo o uso da terra, o solo e o tipo de geologia, as quais pertencem à HRU1:


  • Arquivo de parâmetro de trechos (* reach.par)
Parâmetro Descrição
ID ID da parte do canal
length comprimento
to-reach ID da parte subjacente do canal
slope declive
rough Valor de rugosidade de acordo com MANNING
width Largura

O arquivo de parâmetro de trechos armazena as informações sobre as características de fluxo, bem como a relação entre as redes de fluxo para realizar o roteamento de trechos. Ele ainda contém informação sobre a estrutura da topologia de fluxo observando o ID para cada trecho fluvial em que transfere. O parâmetro de trechos é produzido em conjunto com o processo de delimitação da HRU e compreende também a informação requerida na tabela acima.

Com relação à figura do arquivo de parâmetro HRU acima, o ID HRU1 contribui com água diretamente para o REACH ID1, enquanto o HRU ID 16 contribui com água para HRU ID 5 que então contribui para o REACH ID 2. As interações entre os arquivos de parâmetro foram resolvidos por uma relação entre solo, uso da terra e descritores hidrogeológicos no arquivo de parâmetro HRU e respectivos descritores nos arquivos de outros parâmetros.

Dados meteorológicos de entrada

O modelo J2000 hidrológico requer os seguintes dados de entrada para a inicialização do modelo:

Nome Descrição Unidade
Ahum.dat umidade absoluta g/cm 3
Orun.dat passagem do fluxo medida no segundo turno m3/s
Rain.dat quantidade medida de precipitação milímetros
Rhum.dat umidade relativa %
Sunh.dat duração do sol h
Tmax.dat temperatura máxima °C
Tmean.dat temperatura média do ar °C
Tmin.dat temperatura mínima °C
Wind.dat velocidade do vento m/s


O sistema de modelagem J2000 usa ponderações de distâncias inversas (IDW - Inverse Distance Weightings) como método de correção de altitude para a regionalização dos dados climáticos de entrada. A figura abaixo mostra o parâmetro da abordagem da regionalização para a bacia do rio Kosi Dudh. Os valores para este parâmetro podem ser alterados a partir do JAMS Builder. A regionalização de temperatura para a bacia do Kosi Dudh foi realizada com taxa de lapso constante para os períodos de verão e inverno, devido à falta de muitas estações.

regionalization

A descrição detalhada da abordagem de regionalização pode ser acessada aqui: [Regionalization approach of the J2000]

Nem todos os dados, como mostrados na figura acima, podem estar disponíveis em algumas bacias. Normalmente, os dados de temperatura e precipitação estarão disponíveis. Se há apenas poucas estações (menos de três) para alguns parâmetros, a IDW não funcionará corretamente. Neste caso, o mesmo valor de entrada é aplicado à bacia inteira. Para algumas variáveis ​​particulares, ex. a temperatura, esta abordagem poderia trazer grandes quantidades de erros / incertezas. Em tais casos, sugere-se a abordagem da regionalização com base em um gradiente térmico para a temperatura. Os detalhes desta abordagem são fornecidos em Nepal, 2012.

As horas com luz solar, a umidade relativa e o vento também não estão freqüentemente disponíveis em algumas bacias. Estes valores são utilizados para a estimativa da evapotranspiração, ao usar-se a abordagem de Penman-Monteith. As horas de sol e velocidade do vento podem ser consideradas como suficientes a partir de uma estação, caso nenhum dado de outra estação estiver disponível. Em tais casos, o mesmo valor de estação é aplicado a uma bacia inteira. Esse valor único de estação para a umidade relativa também traz alguns erros consigo, ao calcular a umidade relativa utilizando a umidade absoluta e a temperatura. No sistema de modelagem J2000, não é recomendada uma regionalização direta dos valores de humidade relativa. Os detalhes são fornecidos no cálculo da evapotranspiração sub-tutorial calculation of evapotranspiration.

No caso destes dados (rhum, sunh, wind) não estiverem disponíveis, a abordagem Pennmann-Monteith não pode ser utilizada. Em seu lugar uma abordagem mais empírica com base na temperatura, tais como a Hargreaves, poderá ser usada.

Uma amostra dos dados de entrada do arquivo de precipitação (rain.dat) pode ser encontrado abaixo:

Input data format

Os dados de entrada devem ser salvos com a extensão dat (exemplo: rain.dat). Os dados em formato Excel podem ser salvos como 'Texto (guia delineado) (*.txt)' e alterando a extensão de *.txt para *.dat. No final de cada conjunto de dados, a coluna de dados deve ser terminada com # data.dat . Para mais detalhes, baixe o arquivo de amostra de dados:

Cada ficheiro de dados tem a seguinte estrutura (demonstrado aqui para os exemplos de "precipitação"):

Linha Descrição
#rain.dat chuva
@dataValueAttribs
rain 0 9999 mm nome da série de dados, o menor valor possível, o maior valor possível, a unidade
@dataSetAttribs
missingDataVal -9999 Valor para marcar valores de dados em falta
DataStart 1979/01/01 07:30 data e hora do primeiro valor de dados
DataEnd 2000/12/31 07:30 data e hora do último valor de dados
tres D resolução temporal dos dados (aqui: dias)
@statAttribVal
name Stat1 stat14 nomes das estações pluviométricas
ID 1574... 1309 ID numérica das estações pluviométricas (ID)
elevation 525... 321 estação de elevação 1 ... estação de elevação 14
X 4402310... 4406282 estação de avanço ao leste 1 ... estação de avanço ao leste 14
Y 5620906... 5644937 estação de avanço ao norte 1 ... estação de avanço ao leste 14
dataColumn 1... 14 número da coluna em particular na parte de dados
@dataVal parte inicial de dados
1979/01/01 07:30 0,8... 0,3 data, hora, valor, estação 1 ... estação 14
...
2000/10/17 07:30 0,1..0.1 data, hora, valor, estação 1 ... estação 14
#end of rain.dat fim da parte de dados

Os arquivos de exemplo dos dados de entrada podem ser baixados a partir do diretório de área trabalho aqui.

Área de trabalho para os dados de entrada

Os dados de entrada do modelo hidrológico J2000 tem de ser fornecidos em uma pasta específica considerada como um "diretório de área de trabalho". Este diretório contém todos os dados de entrada necessários para se executar o modelo, bem como os arquivos de saída do modelo.

Diretório da área de trabalho do modelo J2000 DudhKosi

Módulo de extensão de geleira para o modelo J2000

Nota Importante:

O J2000Himalaya.zip contém um arquivo J2000Himalaya.jar que é uma extensão do módulo geleira ao modelo hidrológico J2000 padrão. Portanto, este arquivo jar tem que ser copiado na pasta lib (\Arquivos de Programas\jams\lib) [se sua bacia tiver geleiras]. A pasta lib já contém o arquivo J2K.jar, quando usuários fazem o download do software JAMS, juntamente com o conjunto de dados de teste da bacia Gelberg. Eles também podem manter o arquivo J2000Himalaya.jar em locais diferentes, mas o caminho tem de ser definido quando o modelo for executado pela primeira vez usando-se os seguintes passos:

[JAMS Launcher (ou JAMS Builder) - >> Editar - >> Editar Preferências]. Uma nova janela "Preferências JAMS" aparecerá. Os usuários precisam localizar o local do arquivo jar * clicando no sinal +).

Pastas e arquivos

O diretório da área de trabalho tem três pastas principais: entrada, saída e parâmetros. A pasta de entrada tem todos os dados de entrada necessários para executar o modelo. A pasta “parâmetros” tem arquivos de parâmetros (hru.par, hgeo.par, landuse.par, soil.par e reach.par). A pasta de saída contém arquivos de saída de diferentes variáveis ​​depois que o modelo tiver sido executado com sucesso. Uma área de trabalho de amostra do conjunto de dados de teste é provida em anexo, o que dá uma idéia de como organizar o diretório de área de trabalho para o modelo hidrológico J2000.

Pasta: entrada (input)

A pasta de entrada tem 12 arquivos com extensão xml de todos os dados de entrada. Copie e cole esses arquivos já que eles são o conector para a entrada de dados reais que estão localizados dentro de uma pasta "local".

Subpasta: local

A pasta dentro da pasta de entrada contém dados de entrada para oito variáveis ​​(rain.dat, rhum.dat, sunh.dat, tmax.dat, tmean.dat, tmin.dat, wind.dat). ahum.dat é criada quando o modelo é executado pela primeira vez, utilizando os dados existentes.

Subpasta: gis

Algumas camadas GIS podem ser colocadas aqui para visualizar a distribuição espacial de algumas variáveis ​​de saída (por exemplo, a distribuição espacial da precipitação em uma bacia (2D e 3D). Para isso, os usuários precisam utilizar um arquivo DEM de uma bacia hidrográfica (formato de dados: *.asc). A resolução do DEM deve ser semelhante à entrada de DEM para o processo de delimitação de HRUs. Os usuários precisam copiar o arquivo styles.sld, que é necessário para se exibir um mapa. Além disso, as HRUs, córregos e arquivos de dados de estação (*.shp) podem ser colocados em uma pasta separada para se visualizar as variáveis ​​em um componente de mapa. Os nomes destes arquivos e pastas devem ser definidos em um arquivo de modelo xml [model xml file].

'subpasta: despejo (dump)'

Crie uma pasta com o nome "dump (despejo)", que será usado para armazenar os arquivos temporários.

Pasta: saída (output)

A pasta de saída tem dois arquivos xml (HRULoop.xml e TimeLoop.xml) e uma corrente de pastas. Estes aquivos *.xml definem as variáveis ​​para as quais os produtos de saída são criados. Da mesma forma, os dados de saída são colocados dentro da pasta atual (nomes de arquivo: TimeLoop.dat e HRULoop.dat). A relevância destes dados de saída é discutida no sub-tutorial "Produto do Modelo abaixo. [Subseção: visor numérico]

Pasta: parâmetros (parameter)

Essa pasta contém arquivos de parâmetros (hgeo.par, hru.par, landuse.par, reach.par, soils.par). Lembre-se que estes nomes devem ser os mesmos no arquivo de modelo xml.

Pastas: explorador e tmp (explorer and tmp)

A outra pasta dentro da área de trabalho é o explorador e o tmp que são utilizados para armazenar alguns arquivos temporários gerados durante a execução do modelo.

Modelo xml

O diretório da área de trabalho também contém um modelo de arquivo xml. Os arquivos de modelo podem ser lidos como *.xml ou *.jams. Estes arquivos de modelo são fornecidos em um conjunto de dados teste.

Um exemplo de alguns arquivos de modelo xml é fornecido em anexo. Descompacte o arquivo para usá-lo.

Arquivo de modelo xml da bacia do Gelberg: Este é um arquivo de modelo xml padrão do J2000 fornecido juntamente aos dados de teste do Gelberg. A bacia do Gelberg na Alemanha tem dados de entrada suficientes para utilizar o método IDW para a regionalização.

Arquivo de modelo xml da bacia do Gelberg: Este é um arquivo de modelo xml da bacia do rio Kosi Dudh na região do Himalaia. A região tem geleiras e apenas uma estação de temperatura. Portanto, módulo de taxa de lapso da temperatura é usado para a regionalização da mesma.

J2K com o módulo Hargreaves: Este é um arquivo de modelo xml para regiões de dados escassos (apenas temperatura e precipitação) e a evapotranspiração potencial é calculada usando o método Hargreaves Salami.

Através da aplicação de diferentes módulos, o requisito de dados para o modelo é alterado. Em tal situação, diferentes módulos são desativados ou removidos no arquivo xml. Por exemplo, para o módulo de Hargreaves Salami, o vento, as horas com luz solar, e a umidade relativa não são necessários. Portanto, o leitor de dados e regionalização destes parâmetros são desativados no J2k_Hargreaves xml. Se for necessário usar o módulo Hargreaves Salami, é aconselhável comparar os arquivos xml ou requisitos de dados e dados xml do Kosi Dudh ou do Gelberg.

O modelo xml contém a estrutura lógica da estrutura do modelo e os módulos utilizados no mesmo. Ele é organizado de forma sistemática, de modo que o produto de saída de um módulo é fornecido como entrada para a próxima (exemplo: Snowmelt - Fusão da neve – ((o output do módulo de neve serve de entrada para o módulo de água do solo). Este arquivo também contém informações sobre a exibição de diferentes variáveis ​​e saídas no âmbito JAMS. O modelo xml pode ser visto usando o JAMS Builder para entender o componente diferente de um modelo específico.

Pode-se seguir este tutorial para se familiarizar com o JAMS Builder. Frasco Um exemplo de modelo do Kosi Dudh é fornecido no JAMS Builder na figura abaixo.


JAMS Builder


A janela da esquerda mostra a localização dos arquivos de modelo de código fonte, que são necessários para executar um modelo. Todos os códigos-fonte do modelo estão dentro do arquivo *.jar. Para o modelo J2000, é utilizado um arquivo J2000.jar. A janela do meio fornece informações sobre os módulos utilizados no arquivo de modelo xml do modelo Kosi Dudh. Estes são fornecidos em uma estrutura lógica em que os resultados de um módulo são fornecidos como dados de entrada para o próximo. Uma descrição detalhada destes módulos diferentes será fornecida na seção subsequente, ao passo que um exemplo do módulo de regionalização de temperatura máxima (TmaxLapseRate) é mostrada no JAMS Builder abaixo. O módulo utiliza dados de temperatura de uma única estação para regionalizar a temperatura máxima em uma bacia. Ao clicar-se no TmaxLapseRate na coluna do meio sob Regionalização, a informação detalhada do módulo é exibida nas janelas à direita, como mostrado na figura a seguir.


TmaxLapseRate (Taxa de erro de temperatura máxima


Todas as variáveis ​​utilizadas nos módulos são fornecidos na coluna "Nome", como mostrado na figura acima. A coluna 'Tipo' descreve as características das variáveis ​​em termos da informação (dados, qualidade), as quais essas variáveis armazenam. A coluna R / W determina a natureza dessas entradas e bem como dos resultados. O 'statElev' é a elevação de uma estação de temperatura, o que é indicado por R. Isto significa que a informação é a entrada para o módulo a partir de um módulo anterior e denotados por 'Read'. O 'W' denota escrever/gravar, o que significa o novo valor de saída de este módulo. Os parâmetros de calibração, se for o caso, são fornecidos na coluna "Valor". Esta informação pode ser alterada no JAMS Builder instantaneamente. Ao clicar-se na variável, a informação sobre a 'Configuração de Atributo' será preenchida. Esta informação pode ser alterada. Clique em 'set' para guardar as informações.

O modelo pode ser executado a partir do JAMS Builder, clicando-se no botão "Executar Modelo[1]" ou "Executar Modelo a partir do JAMS Launcher [2]", como indicado pela caixa vermelha na figura abaixo. Ao clicar-se na caixa "1", o modelo será inicializado diretamente, enquanto um clique na caixa "2" inicializará o JAMS Launcher. Este último irá fornecer opções para alterar os parâmetros do modelo (como valores de parâmetro, período de tempo) etc


JAMS Launcher e Builder


Uma descrição mais detalhada do arquivo de modelo xml em relação aos diferentes módulos e as variáveis ​​utilizadas nos códigos de fonte do modelo podem ser encontrados em Krause (2011). Este documento pode ser gerado a partir do JAMS Builder instantaneamente. Clique em 'Modelo' no menu superior e em 'Gerar documentação do modelo". Esta será disponibilizada em formato pdf para download.

O modelo xml também pode ser visto e editado através de um editor de textos (como o PSPad) como mostrado abaixo para o 'módulo de regionalização de temperatura máxima'.

Taxa de lapso de temperatura


<component class="org.unijena.j2k.regionalisation.TemperatureLapseRate1" name="TmaxLapseRate">
  • Esta linha define o local do módulo TemperatureLapseRate1 no arquivo de biblioteca de modelos J2000.jar *.
<var name="lapseRateWinter" value="0.6"/>
<var name="lapseRateSummer" value="0.55"/>
  • O valor de lapseRateWinter e lapserateSummer é o parâmetro de calibragem, que é uma taxa de lapso de mudança de temperatura por 100 metros.
<var attribute="elevation" context="HRULoop" name="entityElev"/>
  • O atributo elevation define a elevação de uma HRU que é a variável de entrada para o módulo TemperatureLapseRate1. O modelo lê a elevação de cada HRU a partir do ficheiro de parâmetros HRU como explicado anteriormente.
<var attribute="time" context="J2K" name="time"/>
  • time define a resolução temporal do modelo (por exemplo, diariamente)


<var attribute="tmax" context="HRULoop" name="outputValue"/>
  • Tmax é a temperatura máxima como um valor de saída do módulo, que calcula uma temperatura máxima de cada HRU utilizando as variáveis ​​de entrada dentro do módulo.
<var attribute="elevationTmax" context="J2K" name="statElev"/>
  • ElevationTmax é a variável de entrada da estação de elevação de temperatura máxima. O modelo lê a partir da estação de elevação de temperatura em um arquivo de entrada (por exemplo, tmax.dat).
<var attribute="dataArrayTmax" context="J2K" name="inputValue"/>
  • DataArrayTmax é a variável de entrada da temperatura máxima em uma determinada data.
<var attribute="tmaxOrder" context="HRULoop" name="statOrder"/>
  • TmaxOrder define a ordem da estação em caso de mais de uma estação de temperatura estiver disponível com base na distância de uma HRU com esse tipo de estação. Nesse caso, o modelo reconhece a estação próxima da HRU em particular.

A ordem lógica das variáveis ​​utilizadas no módulo é muito importante no modelo de arquivo xml. Por exemplo, cada uma das variáveis ​​de entrada deve ser definida anteriormente, antes de ser usada. Por exemplo, a variável de entrada "dataArrayTmax" é definida anteriormente em um módulo chamado 'TmaxDataReader'. O módulo de leitura de todos os dados diários de temperatura máxima em um formato que o modelo pode reconhecer. Da mesma forma, a variável de saída "tmax" (temperatura máxima) é, então, usada numa seção posterior. Por exemplo: o valor tmax (temperatura máxima) de cada HRU é usado para calcular o seu degelo.

Os parâmetros de calibração podem ser exibidos na tela do JAMS antes de se executar o modelo. Para isso, pode-se utilizar o GUI Builder do JAMS Launcher (figura abaixo). Aqui foi mostrado o exemplo taxa de lapso de temperatura. Essa taxa pode ser mantida sob a regionalização de grupo.

1. Primeiramente, clique no GUI Builder e escolha "regionalização" de grupo e, em seguida, clique em Adicionar propriedades. Uma nova janela, Editor de parâmetros de Modelo aparecerá, dentro da qual a informação do componente de modelo pode ser alterada.

2. Por exemplo, na classe 'Componente', escolha TmaxLapseRate. Em Variável/atributo, escolha lapseRateSummer. Da mesma forma, o nome e descrição do parâmetro também têm de ser preenchidos, em conjunto com o seu limite inferior e superior. Os usuários podem escolher o parâmetro de calibração entre a faixa de fronteira. Eles também podem inserir informações extras sob Texto de ajuda para fornecer informações mais detalhadas sobre o parâmetro. Quando toda a informação estiver preenchida, um clique em "OK" encorporará o parâmetro na modelagem. Do mesmo modo, no passo seguinte, os utilizadores podem escolher o 'lapseRateWinter' para o 'TmaxLapseRate'. Isto se deve ao fato de que a temperatura máxima é regionalizada com duas taxas diferentes de lapso de verão e de inverno. Pode ser o caso de se necessitar preencher as outras informações, como mostrado na figura a seguir:

GUI Builder

O mesmo processo pode ser repetido com o TmeanLapseRate, o TminLapseRate e por períodos de verão e de inverno.

A figura abaixo mostra os parâmetros de calibração para a taxa de lapso, que são exibidos na tela do JAMS. O usuário pode alterar o valor do JAMS Launcher antes de se executar o modelo.

Lapserate window.png

Exibir resultados do modelo e de saída

O arquivo xml compreende componentes para exibir os resultados do modelo de certas variáveis. Os resultados de saída do modelo podem ser vistos na janela do JAMS após a execução do modelo. A distribuição espacial de certas variáveis ​​de saída (tais como evapotranspiração, precipitação) pode ser exibida no final da execução do modelo, incluindo o mapa 3D. Além disso, o modelo também fornece os resultados de eficiência de diferentes avaliação estatística no final da execução do modelo.

A descrição da saída dos resultados do modelo são fornecidos no seguinte sub-tutorial : [Output of model results]

Módulos dentro do modelo hidrológico J2000

Esta seção descreve os diferentes módulos dentro do modelo hidrológico J2000. Os parâmetros de calibração aplicáveis ​​a cada um dos módulos estão também descritos com foco na sua influência sobre a vazão. A seguir estão os módulos importantes no modelo hidrológico J2000.

  • Módulo de distribuição de Precipitação
  • Módulo de Intercepção
  • Módulo de neve
  • Módulo de geleira
  • Módulo de Intercepção
  • Módulo do solo
  • Módulo de águas subterrâneas
  • Roteamento lateral
  • Alcance de roteamento


Cálculo da Evapotranspiração

A descrição detalhada de cálculo da evapotranspiração usando a abordagem Pennmann-Monteith (Allen, 1998) também é oferecida neste sub-tutorial.

[Calculation of evapotranspiration]


Módulo de distribuição de Precipitação

Parâmetros de calibração

Parâmetros Descrição Escala Global Para o modelo do Dudh Kosi
Trans temperatura limiar 0 to - 5 2
Trs temperatura básica para chuva e neve -5 to +5 0

Estes parâmetros são considerados como não-flexíveis e não necessariamente colocados na tela do JAMS como parâmetros ajustáveis.

No sistema de modelagem J2000, a precipitação é primeiramente distribuída entre chuva e neve, dependendo da temperatura do ar. Dois parâmetros de calibração (Trans, eTrs) são usados ​​onde Trs é a temperatura base e Trans é um intervalo de temperatura (limite superior e inferior) acima e abaixo da temperatura de base. A fim de se determinar a quantidade de neve e chuva, presume-se que uma precipitação abaixo de certas temperaturas limiares resulta em precipitação totalmente de neve, ao passo que acima de um outro limiar ela será interiamente composta de chuva. No gama (Trans) entre as referidas temperaturas limiares, a precipitação ocorre de forma mista.

Relevância na modelagem

Ao inserir-se os valores Trs abaixo de zero (por exemplo, -2), tem-se mais precipitação sob a forma de "chuva" do que de "neve".

A descrição detalhada deste módulo, juntamente com o algoritmo, tal como definido no código-fonte é fornecida [Precipitation distribution module]


Módulo de Intercepção

"Parâmetros de calibração '

Parâmetros (unidades) Descrição Escala Global Para o modelo do Dudh Kosi
α_rain (mm) capacidade de armazenamento (m²) de cobertura do solo em particular para chuva em mm 0 to +5 1.0
α_snow (mm) capacidade de armazenamento (m²) de cobertura do solo em particular para neve em mm 0 to +5 1.28

Os parâmetros de calibração do módulo de intercepção no JAMS Builder é fornecido na figura abaixo:

Intercepção

A intercepção é um processo durante o qual a precipitação é armazenada em folhas, e outras superfícies abertas de vegetação. Este processo é identificado como componentes importantes de um ciclo hidrológico que podem afetar os componentes de balanço hídrico. Copa e intercepção de resíduos são consideradas perdas para o sistema, já que qualquer chuva interceptada por um desses componentes será posteriormente reduzida pelo processo de evapotranspiração. O módulo de intercepção utiliza uma abordagem simples de armazenamento de acordo com Dickinson (1984), que calcula a capacidade máxima de armazenamento de intercepção com base no Índice de área foliar (LAI), do tipo particular de cobertura do solo. O modelo recebe a informação de LAI de diferentes estações do arquivo de parâmetros da cobertura da terra. Quando o armazenamento máximo é atingido, o excedente é passado como interceptado ao módulo do solo.

Os parâmetros, como mostrado na figura acima tem um valor diferente, dependendo do tipo da precipitação interceptada (chuva ou neve). Isso é dessa forma devido a capacidade de interceptação máxima de neve ser ​​visivelmente maior do que a de precipitação líquida.

Relevância na modelagem

Ao manter-se o alto valor dos parâmetros (a_snow e a_rain), têm-se um armazenamento maior de água em superfícies de folhas, o que leva a uma evapotranspiração maior e menos água disponível para o próximo módulo (ou seja, módulo do solo), escoamento e vice-versa.


A descrição detalhada deste módulo, juntamente com o algoritmo, tal como definido no código-fonte pode ser encontrada aqui [Interception module]


Módulo de Neve

"Parâmetros de calibração '

Parâmetros Descrição Escala Global Para o modelo do Dudh Kosi
SnowCritDens densidade crítica da neve 0-1 0,381
SnowColdContent conteúdo frio da neve 0-1 0,0012
BaseTemp temperatura limite para degelo -5 a 5 0
T_factor fator de derretimento no caso de calor sensível 0-5 2,84
R_factor fator de derretimento no caso de precipitação líquida 0-5 0,21
G_factor fatorde derretimento pelo fluxo de calor no solo 0-5 3,73

Os parâmetros de calibração do módulo de neve no JAMS Builder é fornecido na figura abaixo:

neve módulo parâmetros

O módulo de neve J2000 é realizado de acordo com o método descrito em Knauf (1976) incluindo algumas modificações e extensões. O módulo calcula variáveis ​​de estado diferentes do bloco da neve, tais como sua profundidade, densidade e equivalente de água, o que pode ser usado para o processo de validação orientada a múltiplas respostas. O módulo descreve principalmente as fases de fusão, acumulação e afundamento do bloco de neve.

Se a temperatura de fusão for superior ao valor limite de temperatura (baseTemp), o processo de degelo começa. O parâmetro snowColdContent leva em conta o teor de frio do bloco de neve. A temperatura desse bloco tem que ser cerca de cerca 0 para iniciar o processo de degelo. Temperaturas do ar negativas são acumuladas e diminúem apenas com temperaturas positivas e para realizar o processo de degelo.

A energia de fusão necessária para o cálculo de derretimento da neve potencial é fornecido sob a forma de calor sensível à temperatura do ar ( t_factor), a entrada de energia a partir da precipitação na forma de chuva ( r_factor) e de entrada devido a um fluxo de calor no solo (g_factor). Esta taxa de derretimento potencial é ainda modificada de acordo com a inclinação e aspecto da HRU. A cobertura de neve é ​​capaz de armazenar água líquida (tal como encontrada na forma de derretimento de neve potencial) nos seus poros, até um certo limite de densidade (CritDens). Esta capacidade de armazenamento é perdida quase que completamente e de forma irreversível ao atingir uma certa densidade crítica da neve acumulada (ou seja, a quantidade de água livre em relação ao equivalente da água da neve total, entre 40% e 45%) de acordo com Bertle (1966) e Herrmann (1976). O degelo da neve resultante é passado ao módulo do solo.

Relevância na modelagem

A baseTemp é um limite de temperatura para a fusão da neve. A fusão ocorre apenas se a temperatura do ar for superior a baseTemp. Ao se manter um valor alto, tem-se mais neve para armazenar e menos degelo ocorre e vice-versa. Este parâmetro é muito importante no caso da bacia ter capacidade de armazenamento e derretimento de neve sazonais. O melhor valor pode ser encontrado em torno de 0.

O SnowCritDens é um parâmetro importante de calibração, porque ele permite que a água do bloco de neve funda quando a densidade crítica for superior a este valor. Esta capacidade de armazenamento é perdida quase que completa e irreversivelmente quando uma certa quantidade de água líquida, proporcionalmente ao equivalente total de neve (cerca de 40%) é atingida. Mantendo-se esse valor de parâmetro baixo, ocasionará a liberação da água em estado líquido a partir do bloco de neve rapidamente (já que a densidade crítica da neve é ​​atingida mais rapidamente), com menos quantidade de neve e profundidade relacionada. O elevado valor deste parâmetro resulta em mais tempo para atingir a densidade crítica, a qual exigirá mais neve fresca para ocorrer.

O SnowColdContent contribui para alcançar o teor de frio de uma estreita camada de neve a zero para o início do processo de fusão. Um valor maior ajudará a levar o teor de frio de uma camada de neve a zero mais rapidamente do que um valor baixo.

O T_factor é um dos parâmetros mais importantes e sensíveis para a produção de escoamento em fusão a partir de uma camada de neve. Um valor maior produzirá maior degelo e vice-versa. Quanto maior o t_factor, juntamente com o valor r_factor e o g_factor irá fornecer energia de calor para derreter a neve e produzir o escoamento.

A descrição detalhada deste módulo, juntamente com o algoritmo, tal como definido no código-fonte pode ser acessada aqui: [Snow module]

Módulo de geleira

"Parâmetros de calibração '

Parâmetros Descrição Escala Global Para o modelo do Dudh Kosi
MeltFactorIce fator para o derretimento do gelo 0-5 2,5
Tbase temperatura limite para derretimento -5 a 5 -1
DebrisFactor fator de detritos para derretimento do gelo 0-10 3
AlphaIce fator de derretimento de radiação para o gelo 0-5 0,2
Kice fator de derretimento por calor sensível 0-50 5
KSnow fator de derretimento por precipitação líquida 0-50 5
Krain fator de derretimento pelo fluxo de calor no solo 0-50 3

Os parâmetros de calibração do módulo de geleira no JAMS Builder é fornecido na figura abaixo. Os usuários podem escolher o método para calcular o derretimento do gelo da geleira entre um fator grau-dia simples [1] e um fator grau-dia aprimorado [2] na 'fórmula de derretimento'. O parâmetro de calibração na parte inferior 'ddfIce' é aplicável para o fator grau-dia simples [1].

geleira módulo


A neve sazonal ou fresca nas geleiras é processada ​​usando-se o J2KProcessSnow como descrito no Módulo de neve na seção anterior. Quando o armazenamento de neve for ​​zero na HRU de geleira, o processo de derretimento do gelo da geleira começa a usar o fator grau-dia maior. A energia para a o derretimento do gelo de geleira é representada pelo fator grau-dia, que é a função geral de temperatura e radiação (meltFactorIce e alphaIce). A taxa de fusão é ainda adaptada para a inclinação e o aspecto da HRU específica. O modelo também segrega as geleiras de HRU cobertos por detritos ou não, utilizando para isso, a inclinação das HRUs. Se a inclinação for superior a 30 graus, a geleira da HRU é considerada como uma geleira não coberta por detritos. Na geleira de HRU coberta por detritos, o degelo é ainda controlado pelo parâmetro de calibração debrisFactor. O resultado da área de geleira é a neve derretida (de neve fresca), derretimento do gelo da geleira e escoamento da água da chuva (chuva nas geleiras). Todos estes três escoamentos de derretimento são encaminhados através das áreas glaciais usando-se três encaminhamentos diferentes para neve, gelo e chuva (kSnow, KIce e Krain). No final, o material fundido da geleira, que é o produto de três escoamentos diferentes (derretimento da neve, do gelo, e drenagem da chuva), é passado para o próximo trecho como escoamento superficial (RD1).

Relevância na modelagem:

MeltFactorIce é um dos parâmetros sensíveis do módulo glacial. Quanto maior o valor, mais elevado o derretimento de gelo glacial e vice-versa.

Tbase é um limite de temperatura para se derreter a neve. A fusão ocorre apenas se a temperatura do ar for superior a tbase. Mantendo-se o alto valor, mais neve para armazenar assim como menos degelo ocorrerá e vice-versa. O melhor valor pode ser encontrado em torno do valor 0.

DebrisFactor controla o derretimento do gelo. O valor mais elevado (por exemplo, 4) significa que o deretimento é reduzido em 40% nas geleiras cobertas por escombros .

AlphaIce é o fator de radiação para degelo. Quanto maior o valor, maior o derretimento do gelo da geleira.

Kice, kSnow e Krain são coeficientes de roteamento. Os valores menores representam o curto tempo residencial do escoamento de derretimento potencial. Assume-se que a chuva sobre a superfície glacial drena mais rápido do que derretimento de neve e gelo (snowmelt/icemelt).

A descrição pormenorizada do módulo de geleira, juntamente com o algoritmo, tal como definido no código de fonte do modelo, pode ser encontrada aqui: Módulo geleira # Glacier_module

Módulo de água do solo

Parâmetros de calibração

Parâmetros (unidades) Descrição Escala Global Para o modelo do Dudh Kosi
soilMaxDPS reservatório de depressão máxima 0-10 2
soilLinRed co-eficiente de redução linear para AET -5 a 5 -1
soilMaxInfSummer infiltração máxima no verão 0-200 60
soilMaxInfWinter infiltração máxima no inverno 0-200 75
soilMaxInfSnow infiltração máxima em áreas de cobertura de neve 0-200 40
soilImpGT80 infiltração para áreas maiores que 80% de vedação 0-1 0,5
soilImpLT80 infiltração para áreas menores que 80% de vedação 0-1 0,5
soilDistMPSLPS coeficiente de distribuição MPS-LPS 0-10 0,3
soilDiffMPSLPS coeficiente de difusão MPS-LPS 0-10 0,5
soilOutLPS coeficiente de vazão para LPS 0-10 0,3
soilLatVertLPS coeficiente de distribuição lateral vertical 0-10 0,5
soilMaxPerc Taxa de percolação máxima para água subterrânea 0-100 10
soilConcRD1Flood coeficiente de recessão para a inundação 0-10 1,3
soilConcRD1Floodthreshold valor limite para soilConcRD1Flood 0-500 300
soilConcRD1 coeficiente de recessão para escoamento superficial 0-10 2,8
soilConcRD2 coeficiente de recessão para interfluxo 0-10 3

Os parâmetros de calibração do módulo de água do solo no JAMS Builder são fornecidos na figura abaixo:

soilwater

O módulo de solo é a parte mais complexa do modelo hidrológico J2000, o que reflete o papel central da zona de solo como um regulamento e sistema de distribuição. A entrada para o módulo de solo é o derretimento da neve e a precipitação na forma de chuva. O reservatório de poros médios (MPS) e o reservatório de poros grandes (LPS) representa a capacidade de retenção de água do solo. A água nos MPS representa a capacidade de campo, no qual a água é mantida contra a gravidade, mas pode ser subtraída de uma tensão ativa, por exemplo transpiração de plantas. As informações de entrada sobre o módulo do solo são primeiramente utilizadas para preencher os MPS e LPS, o que determina a umidade atual do solo. As condições de umidade do solo influenciam o processo de infiltração. Ao passo que a capacidade de infiltração de um solo em particular é calculada com base na umidade real do mesmo. Além disso, existem três diferentes parâmetros de infiltração (soilMaxInfSummer, soilMaxInfWinter e soilMaxInfsnow), que controlam a infiltração durante o inverno, o verão e a cobertura de neve. No caso das superfícies seladas, apenas determinada quantidade de água na superfície é capaz de se infiltrar, a qual é controlada por dois parâmetros (soilImpGT80 e soilImpLT80). A água que não é capaz de se infiltrar é armazenada na superfície da terra, como o reservatório de depressão, até um certo grau, tal como definido no parâmetro de calibração (soilMaxDPS) e qualquer excesso é tratado como escoamento superficial (RD1). A água infiltrada é então distribuída entre os MPS e LPS, o que é controlado por dois parâmetros de calibração (soilDistMPSLPS e soilDiffMPSLPS). A água disponível no MPS pode ser reduzida por evapotranspiração, para a qual a profundidade da raiz da respectiva tampa de terra do solo é importante. A água no LPS se distribui entre os componentes laterais e verticais (soilLatVertLPS). O fluxo lateral é responsável pela produção de interfluxo na zona insaturada (RD2), que pode ser controlado por soilOutLPS. O fluxo vertical (percolação) é fornecido para as águas subterrâneas da zona (zona saturada), na qual a taxa de percolação é controlada por soilMaxPerc. O excedente é passado aos LPS para serem liberadas como escoamento superficial (RD2). O escoamento superficial e Interfluxo 2 são controlados por coeficientes de retenção (soilConcRD1 e soilConcRD2).

No caso do escoamento superficial, o período de tempo de retenção pode ser diferente em períodos de fluxo elevados, devido a um comportamento não-linear de uma bacia. Para isso, são introduzidos novos parâmetros para poder-se representar o comportamento não-linear durante a estação das monções da região do Himalaia. Por conseguinte, um novo parâmetro (soilConcRD1Flood), como um coeficiente de recessão de escoamento superficial durante o período de pico de inundação, quando o volume do escoamento superficial ultrapassa o valor-limite no soilConcRD1Floodthreshold definido como um parâmetro de calibração.

Relevância na modelagem

SoilMaxDPS influencia a água armazenada nas áreas de depressão. Quanto maior o valor deste parâmetro, maior quantidade de água a ser armazenada como reservatório de depressão e menos água ficará disponível para escoamento superficial.

SoilLinRed reduz a quantidade de taxa de evapotranspiração. Quanto menor o valor maior a redução da evapotranspiração.

SoilMaxInfSummer,soilMaxInfWinter, e soilMaxInfSnow influenciam a taxa de infiltração máxima para zonas saturada (água do solo) e insaturada (água subterrânea).Um menor valor para estes parâmetros permitirá que apenas uma parte da chuva e neve derretidas entrem na zona insaturada (O valor 20 significa que apenas 20 mm de chuva e neve derretidas poderá passar através do módulo de água no solo por intervalo de tempo). Em tais casos, o escoamento superficial seria maior, já que a maior parte da entrada é drenada como escoamento superficial. Considera-se que o soilMaxInfSummer é ligeiramente mais baixo do que no inverno, porque o solo é mais saturado durante o período de verão chuvoso. O soilMaxInfSnow é considerado menor entre os três, por causa da condição do solo congelado no ambiente onde ocorre neve.

O parâmetro soilImpGT80 é ativado, se a impermeabilidade da cobertura da terra é alta, tal como definido na permeabilidade da cobertura da terra (sealedgrade) (tais como áreas urbanizadas) no arquivo de parâmetros de cobertura de terra. Os valores no sealedgrade atuam como um limite para a ativação dos parâmetros soilImpGT80 ou soilImpLT80. Um valor menor destes parâmetros indica que a quantidade mais baixa de entrada será capaz de se infiltrar, bem como que o resto fluxo escoerá superficialmente.

SoilDistMPSLPS e soilDiffMPSLPS são principalmente responsáveis ​​pela distribuição e difusão da água entre os MPS e LPS. São parâmetros menos sensíveis e têm um papel menor no interfluxo. Um menor valor destes parâmetros irá alocar menos entrada de fluxo para os reservatórios de poros médios MPS.

SoilOutLPS influencia a componente Interfluxo 2 (RD2). Um valor menor irá fazer com que mais água seja escoada a partir de um reservatório de poros grandes LPS e, assim, aumentando o componente RD2.

SoilLatVertLPS é um dos parâmetros mais sensíveis no módulo de água do solo. Ele distribui o fluxo de entrada (depois da infiltração) entre vertical (interfluxo 1) e percolação. Quanto maior o valor irá alocar maior quantidade de fluxo para o Interfluxo 2 (e menos fluxo a ser percolado para a água subterrânea). Um valor maior irá aumentar o interfluxo 2 componente e, ao mesmo tempo, a contribuição das águas subterrâneas (RG1 e RG2) será reduzida.

SoilMaxPerc controla a taxa de infiltração de água subterrânea por intervalo de tempo. Um valor mais elevado (por exemplo, 20) indica que no máximo 20 milímetros de água equivalente poderão passar para as águas subterrâneas. Um valor maior irá aumentar a contribuição das águas subterrâneas (RG1 e RG2) e ao mesmo tempo diminuir o componente RD2 em maior magnitude. Isto também diminuirá a RD1, mas em menor grau.

SoilConcRD1 e soilConcRD2 são coeficientes de recessão para o escoamento superficial (RD1) e o Interfluxo 1 (RD2) e são uns dos parâmetros sensíveis no módulo. O valor representa o tempo de retenção (por intervalo de tempo) para escoamento superficial. O valor mais elevado indica que o período de retenção é elevado e, portanto, menos água flui como escoamento superficial. Basicamente, o período de retenção do RD1 deve ser menor do que o do RD2.

O parâmetro soilConcRD1Flood é implementado no modelo hidrológico padrão J2000 para replicar o comportamento de escoamento, especialmente durante o período de alta inundação na região do Himalaia, dominada por monções. Este parâmetro é apenas ativado quando a entrada para o escoamento superficial atravessa o parâmetro soilConcRD1FloodThreshold, o qual é definido pelo usuário. Em princípio, o valor de soilConcRD1Flood deve ser inferior a soilConcRD1, já que o tempo de retenção do escoamento superficial é menor durante o tempo de forte inundação.

A descrição pormenorizada do módulo de água do solo, juntamente com o algoritmo, tal como definido no código fonte é fornecido no modelo Soil Water Module.

Módulo de Águas Subterrâneas

Parâmetros de calibração

Parâmetros (unidades) Descrição Escala Global Para o modelo do Dudh Kosi
gwRG1RG2dist coeficiente de distribuição RG1-RG2 0-10 2,1
gwRG1Fact adaptação para fluxo de RG1 0-10 0,3
gwRG2Fact adaptação para fluxo de RG2 0-10 0,5
gwCapRise coeficiente de ascensão capilar 0-10 0,01

Os parâmetros de calibração do módulo de águas subterrâneas no JAMS Builder são fornecidos na figura abaixo:

Groundwater

O módulo de águas subterrâneas recebe entrada a partir da zona do solo não saturado (módulo de água no solo), num compartimento de dois armazenamentos de uma zona de águas subterrâneas ou seja, de uma zona de águas subterrâneas superior (RG1) e uma zona de águas subterrâneas inferior (RG2). A entrada está então entre as duas zonas, nas quais a sua distribuição é realizada pelo parâmetro de calibração gwRG1RG2dist. A descarga de água a partir das áreas de armazenamento superior e inferior (RG1 e RG2) é levada a cabo de acordo com a quantidade de armazenamento de corrente sob a forma de uma função linear, utilizando-se o coeficiente de retenção de armazenamento para dois reservatórios gwRG1Fact e gwRG2Fact. Existe também a possibilidade de que as águas subterrâneas sejam transferidas a partir da zona de água do solo através da ascensão capilar com o parâmetro gwCapRise.

"'Relevância na modelagem

GwRG1RG2dist distribui a água de entrada para RG1 e RG2. Um valor maior para esse parâmetro aumenta a proporção de água de entrada para a zona RG2.

GwRG1Fact e gwRG2Fact influenciam a saída das unidades de armazenamento RG1 e RG2. Os valores do parâmetro representam o tempo de retenção nessas unidades. Quanto maior o valor, maior será a condução a uma menor vazão e mais água permanece nelas.

GwCapRise influencia a distribuição de água entre a água do solo e o módulo de água do solo. Com um maior valor, uma maior quantidade de água fluirá a partir de águas subterrâneas para a zona de água do solo.


A descrição pormenorizada do módulo de água subterrânea juntamente com o algoritmo, tal como definido no código de fonte do modelo é fornecida em Módulo de águas subterrâneas.

Módulo de Roteamento

"Parâmetros de calibração '

Parâmetros Descrição Escala Global Para o modelo do Dudh Kosi
FlowRouteTA Parâmetro de calibração para adaptar a velocidade das ondas de fluxo 0-10 1,3

Os parâmetros de calibração do módulo de alcance de encaminhamento no JAMS Builder são fornecidos na figura abaixo:

Rota de fluxo

O modelo hidrológico J2000 tem dois componentes de roteamento. O roteamento lateral (lateral routing) serve para simular os processos de fluxo lateral na área de captação de uma unidade de modelo (HRU) para o próximo até que a água finalmente chega a um trecho fluvial. O roteamento de trechos fluviais (reach routing) descreve processos de fluxo de um canal de fluxo, utilizando a abordagem comumente aplicada de onda cinemática e o cálculo de velocidade de acordo com Manning e Strickler (Krause, 2001).

Relevância na modelagem

FlowRouteTA influencia o tempo de execução de ondas de escoamento no canal de fluxo. Um valor mais alto aumenta a velocidade das ondas de escoamento e mais água flui do canal.

Uma descrição detalhada do módulo de encaminhamento, juntamente com o algoritmo, tal como definido no código de fonte do modelo pode ser encontrada em Routing module.

Calibração do modelo

A fim de aplicar modelos hidrológicos com sucesso, é necessário definir com precisão os parâmetros dos mesmos. A medição direta dos parâmetros não é possível na maioria das vezes, ou muito cara ou não há relação física clara. Por estas razões, os parâmetros são ajustados com um processo de tentativa e erro, na medida que os elementos (por exemplo, os escoamentos simulados) correspondem melhor aos valores medidos. Esta tarefa pode ser demorada e difícil se o modelo correspondente for complexo ou tiver um grande número de parâmetros.

O modelo J2000 fornece a plataforma para o processo de calibração offline e online. A calibração offline é realizada no âmbito do JAMS, enquanto na calibração online, os arquivos de modelo e parâmetros necessários são definidos através de ferramentas de calibração baseadas na web chamadas 'OPTAS'. Em seguida, a calibração é realizada no servidor da Universidade e os resultados podem ser baixados. Esse processo é eficiente e consome menos tempo, já que o cálculo é realizado em um servidor externo, dessa forma não mantando os computadores locais ocupados.

As informações detalhadas sobre a calibração de modelos são fornecidas em Tutorial de Calibração

Nota Importante: Os parâmetros do modelo, os valores específicos incluindo os tipos de parâmetros do modelo Dudh Kosi foram explicados anteriormente em cada um dos módulos. Os valores destes parâmetros foram definidos por uma combinação de 'tentativa-e-erro' e utilizando métodos de otimização de parâmetros automática ou numérica. Além disso, as análises de sensibilidade e incerteza também foram realizadas na bacia do rio Kosi Dudh. A descrição destes métodos e processos estão descritos em Nepal (2012).

Criação de um novo modelo

Para configurar o modelo hidrológico J2000 para uma captação nova, requere-se dois passos importantes. Primeiro, prepare os arquivos do modelo de parâmetros e dados de entrada, como explicado nas seções anteriores seções anteriores. Segundo, crie um novo modelo de arquivo XML que controla as variáveis ​​de entrada e de saída com base nos dados de entrada. O modelo de arquivo XML poderá ser diferente em aplicações de modelos diferentes, já que esse se baseará em dados de entrada e módulos diferentes usados ​​para calcular processos hidrológicos. (Por exemplo: a exigência de dados para estimar a evapotranspiração potencial pelo método Hargreave-Salami é diferente da abordagem Penmann-Monteith, e, portanto, a configurção do modelo xml será também diferente.)

Recomenda-se usar os arquivos de modelo XML existentes como base para a criação de um novo modelo, a qual foi explicada nas seções anteriores. Se a captação tem geleiras, pode-se usar o modelo xml da bacia hidrográfica do Kosi Dudh. Além de geleiras, você pode usar o modelo de arquivo xml da bacia de Gelberg que é baixada durante o download de software JAMS como um conjunto de dados de teste. Esses arquivos de modelo xml podem ainda ser alterados de acordo com suas necessidades de dados e preferências.

Além disso, é preciso levar em conta algumas características específicas da bacia nova no arquivo de modelo xml.

1. As coordenadas geográficas da área de estudo em UTM tem de ser definidas em componente 'CalcLatLong' para estimar o 'fator de correção de aspecto de inclinação', como mostrado na figura abaixo.

geographical location

2. As coordenadas geográficas da área de estudo têm que ser definidas no componente 'Calcular radiação extraterrestre (ExtRad)', baseando-se na latitude e longitude. Isto pode ser feito através da edição de informações no JAMS Builder como mostrado na figura a seguir:

geographical location

Alternativamente, a informação pode ser alterada diretamente no JAMS Launcher.

geographical location

Por favor, não se esqueça de salvar as novas informações.

3. O sistema de modelagem J2000 é bastante flexível em termos de uso de diferentes componentes com base na disponibilidade de dados. No conjunto de dados de teste fornecido neste tutorial, para a regionalização da temperatura, os dados de uma estação são usados e regionalizados no verão e no inverno usando taxas de erro. Mas, se houver dados de mais de três estações, eles podem também usar ponderações de distância inversas (IDW). Para tal, é preciso substituir o módulo de taxa de lapso pelo módulo de regionalização IDW. Ambos os módulos são fornecidos nos dois XMLS diferentes acima.

Da mesma forma, para estimar a evapotranspiração usando Penmann-Monteith, são necessários muitos dados, tais como: umidade relativa, vento e horas de sol. Estes podem não estar disponíveis em muitas áreas, no qual caso, o módulo de alternativa para a evapotranspiração chamado 'Hargreaves' pode ser empregado no modelo.

É necessário ter cuidado para que, ao se alterar módulos nos arquivos XML padrão, os quais estão disponíveis aqui (Dudh Kosi e Gelberg), os requisitos dos dados também mudem. Por razão disso, alguns módulos podem não ser necessários no novo modelo criado. Por exemplo, se o método Hargreves-Salame for usado, o componente de leitura de dados e um componente de regionalização para a umidade relativa, vento e da hora do sol não serão necessários. Em tais casos, esses módulos precisam ser desativados.

4. A localização do diretório de área de trabalho e um arquivo de dados tem de ser definida após o carregamento do arquivo de modelo xml, como mostrado na figura abaixo.

localização geográfica

O arquivo de modelo xml é aberto usando-se o JAMS Builder ou JAMS Launcher [Arquivo -> Carregar modelo].

Workspace directory: A localização do diretório de área de trabalho na máquina local.

Time Interval: O intervalo de tempo em que o modelo é executado.

Parameter file: A localização da HRU e arquivo de parâmetro de trecho fluvial.

Efficiency: Pode-se aqui fornecer um período de tempo diferente para a estimativa de eficiência.

Nota Importante: O modelo J2000 foi aplicado com sucesso na bacia do rio Kosi Dudh, como parte de uma pesquisa de doutorado. O modelo hidrológico J2000 calibrado e validado foi ainda usado para avaliar o impacto da mudança no uso da terra sobre o regime hidrológico. Dois cenários de mudança do uso da terra hipotéticos foram implementados e as informações do uso da terra do arquivo de parâmetro da HRU foram alteradas de acordo com a quantidade do impacto dessa mudança em diferentes processos hidrológicos. Além disso, o impacto da mudança climática sobre o regime hidrológico também foi analisado usando os dados climáticos regionais do modelo na bacia hidrográfica Kosi Dudh. A descrição destas análises são fornecidas em Nepal (2012).

Fórum

É provável que durante a utilização do modelo e tutorial, possa haver problemas e mensagens de erro. Em tais casos, sugere-se entrar em contato com o fórum de discussão ILMS, onde os usuários do modelo e comunidades de desenvolvedores podem ser contactados.

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