Ensemble Kalman Filter Assimilation of ERT Data for Numerical Modeling of Seawater Intrusion in a Laboratory Experiment
Notice bibliographique
Résumé
Seawater intrusion in coastal aquifers is a worldwide problem exacerbated by aquifer overexploitation and climate changes. To limit the deterioration of water quality caused by saline intrusion, research studies are needed to identify and assess the performance of possible countermeasures, e.g., underground barriers. Within this context, numerical models are fundamental to fully understand the process and for evaluating the effectiveness of the proposed solutions to contain the saltwater wedge; on the other hand, they are typically affected by uncertainty on hydrogeological parameters, as well as initial and boundary conditions. Data assimilation methods such as the ensemble Kalman filter (EnKF) represent promising tools that can reduce such uncertainties. Here, we present an application of the EnKF to the numerical modeling of a laboratory experiment where seawater intrusion was reproduced in a specifically designed sandbox and continuously monitored with electrical resistivity tomography (ERT). Combining EnKF and the SUTRA model for the simulation of density-dependent flow and transport in porous media, we assimilated the collected ERT data by means of joint and sequential assimilation approaches. In the joint approach, raw ERT data (electrical resistances) are assimilated to update both salt concentration and soil parameters, without the need for an electrical inversion. In the sequential approach, we assimilated electrical conductivities computed from a previously performed electrical inversion. Within both approaches, we suggest dual-step update strategies to minimize the effects of spurious correlations in parameter estimation. The results show that, in both cases, ERT data assimilation can reduce the uncertainty not only on the system state in terms of salt concentration, but also on the most relevant soil parameters, i.e., saturated hydraulic conductivity and longitudinal dispersivity. However, the sequential approach is more prone to filter inbreeding due to the large number of observations assimilated compared to the ensemble size.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi 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.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
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.
score_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 découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».