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Enregistrement W2261361533 · doi:10.14288/1.0063331

Effects of uncertainty in hydrologic model calibration on extreme event simulation

2009· article· en· W2261361533 sur OpenAlexaffabout
Anthony David Roche

Notice bibliographique

RevuecIRcle (University of British Columbia) · 2009
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueHydrology and Watershed Management Studies
Établissements canadiensUniversity of British Columbia
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésCalibrationEvent (particle physics)Hydrological modellingEnvironmental scienceComputer scienceClimatologyGeologyStatisticsMathematicsPhysics

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Computer models representing the hydrologic cycle as a simplified system have become a preferred tool for estimating floods. However, scientific understanding of the uncertainty inherent in these models has not kept pace with their development and application. In many cases it is incorrectly assumed that all uncertainty in model structure, input data, and parameters is minimized or eliminated through calibration. The end result is a ubiquitous but unknowable degree of model predictive uncertainty that may or may not significantly affect the outcome of any given application. Extrapolation o f a model beyond its calibration range (i.e., for extreme event simulation) invariably results in a substantial increase in this uncertainty. This work aims to promote qualitative and quantitative understanding of model predictive uncertainty in extreme event simulation. It therefore begins with a review of the many sources contributing to model predictive uncertainty, an analysis of their origins and interdependencies, and a synthesis of various methods for analyzing uncertainty. As a pre-requisite step towards the larger goal of reducing overall model predictive uncertainty, this work investigates the variability in estimates of extreme floods (e.g., peak flow, timing, and volume) introduced by subjective decisions made during calibration. Multiple automatic calibrations of a conceptual hydrologic model are conducted using different objective functions to evaluate calibration performance, resulting in a collection of non-inferior parameter sets. Each parameter set is then used to simulate an extreme event based on hydrologic data for the Coquitlam Lake watershed in British Columbia, which is developed for hydropower by BC Hydro. The combined output of these extreme event simulations characterizes the relative variability in the hydrographs. Simulations are conducted using the University of British Columbia Watershed Model (UBCWM), which is widely used to describe and forecast watershed behaviour in mountainous areas of British Columbia. Calibrations of the UBCWM utilize the Shuffled Complex Evolution Algorithm (SCE-UA), an effective and efficient optimization-based automatic calibration routine. Because automatic calibrations fail to capture the different kinds of expert knowledge inherent in a manual calibration, extreme event hydrographs obtained using calibrated parameter sets are compared on a relative rather than absolute basis. Results show that automatic calibration may provide a straightforward method o f identifying potential areas where subject models are over-parameterized with respect to the calibration data. More importantly, preliminary results show that the variability is relatively constrained amongst simulations based on a Probable Maximum Flood (PMF) scenario, with coefficient of variation for peak flow, event volume, and time to peak of 4%, 1%, and 1% respectively. This value is negligible in comparison with other uncertainties that dominate extreme events like the PMF. Thus, the PMF-based simulations are relatively insensitive to the different measures of calibration performance used. Similar trials using other models would permit an estimate of the extent to which one could expect to resolve divergent estimates through implementing different but equally valid calibrations. Observations of this work are applicable for the management of hydropower production and flood control for these watersheds. These observations will provide insights into uncertainty in extreme event simulation and may contribute to the improved management of water, hydropower systems, and public safety in Canada and around the world.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,030
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,140
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Simulation ou modélisation · Signal consensuel: Simulation ou modélisation
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,030
Score d'incertitude au seuil0,158

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0300,140
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,002
Études des sciences et des technologies0,0010,002
Communication savante0,0020,002
Science ouverte0,0010,002
Intégrité de la recherche0,0010,002
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0000,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,009
Tête enseignante GPT0,180
Écart entre enseignants0,171 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeSimulation ou modélisation
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations2
Publié2009
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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