Spatial bootstrapping for model-free estimation of subcatchment parameter uncertainty for a semi-distributed rainfall runoff model
Notice bibliographique
Résumé
Semi-distributed rainfall runoff models are widely used in hydrology, offering a compromise between the computational efficiency of lumped models and the representation of spatial heterogeneity offered by fully distributed models. In semi-distribute models, the catchment is divided into subcatchments, which are used as the basis for aggregating spatial characteristics. During model development, uncertainty is usually estimated from literature, however, subcatchment uncertainty is closely related to subcatchment size and level of spatial heterogeneity. Currently, there is no widely accepted systematic method for determining subcatchment size. Typically, subcatchment discretisation is a function of the spatiotemporal resolution of the available data. In our research, we evaluate the relationship between lumped parameter uncertainty and subcatchment size. Models with small subcatchments are expected to have low spatial uncertainty, as the spatial heterogeneity per subcatchment is also low. As subcatchment size increases, as does spatial uncertainty. Our objectives are to study the trade-off between subcatchment size, parameter uncertainty, and computational expense, to outline a systematic and precise framework for subcatchment discretisation. A proof of concept is presented using the Stormwater Management Model (EPA-SWMM) platform, to study a semi-urban catchment in Southwestern Ontario, Canada. Automated model creation is used to create catchment models with varying subcatchment sizes. For each model variation, uncertainty is estimated using spatial statistical bootstrapping. Applying bootstrapping to the spatial parameters directly provides a model free method for calculating the uncertainty of sample estimates. A Monte Carlo simulation is used to propagate uncertainty through the model and spatial resolution is assessed using performance criteria including the percentage of observations captured by the uncertainty envelope, the mean uncertainty envelope width, and rank histograms. The computational expense of simulations is tracked across the varying spatial resolution, achieved through subcatchment discretisation. Initial results suggest that uncertainty estimates often disagree with typical values listed in literature and vary significantly with respect to subcatchment size; this has significant implications on model calibration.
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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 | 0,004 | 0,017 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| 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 ».