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Enregistrement W4408473263 · doi:10.5194/egusphere-egu25-10

Enhancing physically based and distributed hydrological model calibration through internal state variable constraints

2025· preprint· en· W4408473263 sur OpenAlexaffabout
Frédéric Talbot, Jean‐Daniel Sylvain, Guillaume Drolet, Annie Poulin, Richard Arsenault

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typepreprint
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueHydrology and Watershed Management Studies
Établissements canadiensMinistère des Ressources naturelles et des Forêts (Québec)École de Technologie SupérieureUniversité du Québec à Montréal
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésVariable (mathematics)CalibrationState variableState (computer science)Computer scienceEnvironmental scienceMathematicsStatisticsPhysicsAlgorithmThermodynamicsMathematical analysis

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Hydrological models often struggle to accurately represent subsurface processes, which are crucial for understanding groundwater dynamics and recharge, particularly in snow-dominated catchments. Traditional calibration methods, primarily focused on streamflow, can produce models that perform well for discharge prediction but inadequately capture internal hydrological processes such as groundwater recharge, baseflow, and soil moisture. This study explores how incorporating internal state variables into the calibration process can improve model realism and better reflect the complex interactions within the hydrological cycle.Using the physically based Water Balance Simulation Model (WaSiM), we implement and compare three model configurations across 34 catchments in southern Quebec, a region characterized by diverse hydrological conditions and significant seasonal snowmelt. The first configuration (Baseline, BL) employs a conventional calibration approach, focusing on streamflow while relying on conceptual methods to simulate groundwater flow. In the second configuration (Groundwater, GW), we enable the groundwater module, which uses physically based equations to model subsurface processes. The third configuration (Groundwater with Recharge Calibration, GW-RC) further refines the model by incorporating groundwater recharge as a constraint in the calibration process.Our results show that while the BL and GW configurations achieve high Kling-Gupta Efficiency (KGE) scores for streamflow predictions, they underperform in representing other critical hydrological processes, such as groundwater recharge and baseflow variability. The GW-RC configuration, despite a modest reduction in streamflow performance, significantly improves the representation of subsurface processes, particularly during snowmelt periods. This enhancement is achieved by including internal state variables such as recharge in the objective function during calibration. As a result, GW-RC offers a more comprehensive understanding of watershed dynamics and provides insights that are crucial for water resource management and climate adaptation strategies.The study highlights the value of multi-variable calibration frameworks, which move beyond streamflow optimization to incorporate additional hydrological data. Such frameworks offer a more accurate depiction of watershed processes, especially in the context of climate change. The GW-RC approach demonstrates that even small adjustments in the calibration process, such as the inclusion of recharge as a constraint, can lead to substantial improvements in model realism without sacrificing overall model stability.The results underscore the importance of developing robust hydrological models capable of simulating both surface and subsurface processes, which are essential for adapting to future hydrological shifts. This study provides a framework for improving hydrological model calibration and offers valuable contributions to the fields of water resource management and climate adaptation.

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)0,002
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,007
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: Méthodes · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,068
Score d'incertitude au seuil0,136

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0020,007
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0000,001
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0020,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,000

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 Opus0,013
Tête enseignante GPT0,236
Écart entre enseignants0,223 · 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
GenreMéthodes

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

En bref

Citations1
Publié2025
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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