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Enregistrement W6945602041 · doi:10.25394/pgs.20335932

Uncertainty in Estimation of Field-scale Variability of Soil Saturated Hydraulic Conductivity

2022· dissertation· en· W6945602041 sur OpenAlexaboutno aff

Notice bibliographique

RevuePurdue · 2022
Typedissertation
Langueen
DomaineEngineering
ThématiqueSoil and Unsaturated Flow
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésHydraulic conductivityMonte Carlo methodInfiltration (HVAC)Spatial variabilitySampling (signal processing)Log-normal distributionRandom fieldProbabilistic logicBayesian probability

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Saturated hydraulic conductivity (Ks) is among the most important soil properties that influence the partitioning of rainfall into surface and subsurface waters and is needed for understanding and modeling hydrologic processes at the field-scale. Field-scale variability of Ks is often represented as a lognormal random field, and its parameters are assessed either by making local- or point-scale measurements using instruments such as permeameters and infiltrometers or by calibrating probabilistic models with field-scale infiltration experiments under natural/artificial rainfall conditions. This research quantifies the uncertainty in the Ks random field when using observations from the above techniques and provides recommendations as to what constitutes a good experiment to assess the field-scale variability of Ks. Infiltration experiments with instruments sampling larger areas (or volumes) are typically expected to be more representative of field conditions than those sampling smaller ones; hence, the uncertainty arising from the field-scale natural rainfall-runoff experiments was evaluated first. A field-averaged infiltration model and Monte Carlo simulations were employed in a Bayesian framework to obtain the possible Ks random fields that would describe experimental observations over a field for a rainfall event. Results suggested the existence of numerous parameter combinations that could satisfy the experimental observations over a single rainfall event, and high variability of these combinations among different events, thereby providing insights regarding the identifiable space of Ks distributions from individual rainfall experiments. The non-unique parameter combinations from multiple rainfall events were subsequently consolidated using an information-theoretic measure, which provided a realistic estimate of our ability to quantify the spatial variability of Ks in natural fields using rainfall-runoff experiments. With the resolving ability from rainfall-runoff experiments constrained due to experimental limitations, the Ks estimates from in-situ point infiltration devices could provide additional information in conjunction with the rainfall-runoff experiments. With this hypothesis, the role of three in-situ point infiltration devices --- the double-ring infiltrometer, CSIRO version of tension permeameter, and Guelph constant-head permeameter --- was then evaluated in characterizing the field-scale variability of Ks. Results suggested that Ks estimates from none of the instruments could individually represent the field conditions due to the presence of measurement and structural errors besides any sampling biases; hence any naive efforts at assimilating their data (e.g., data pooling, instrument-specific transforms, etc.) and augmenting with field-scale rainfall-runoff observations as informative prior distributions would not be fruitful. In the absence of benchmarks establishing the true Ks field, it is also impossible to quantify these errors; therefore, a posterior coarsening method was used to alleviate their impact when estimating the field-scale variability of Ks. Finally, the impact of censored moments on the maximum likelihood (ML) estimates of the Ks distribution parameters was studied. Results highlighted the rainfall event's ability to only be able to resolve a fraction of the Ks field, and that the time and duration of peak rainfall intensity play a role in resolving the Ks field, besides the peak rainfall intensity. The reliability of the ML estimates is a function of the fraction of the Ks field resolved by the rainfall event, until a limit when the estimates start to overfit the calibration data. Rainfall-runoff experiments for which the ML estimates resolve 30--80 % of the Ks distribution are likely to be good calibration events.

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)0,004
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,010
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Observationnel · Signal consensuel: aucune
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,021

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0040,010
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,000
Intégrité de la recherche0,0000,000
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 Opus0,007
Tête enseignante GPT0,232
Écart entre enseignants0,226 · 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'étudeObservationnel
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

Citations0
Publié2022
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