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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 (<em>K</em><sub><em>s</em></sub>) 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 <em>K</em><sub><em>s</em></sub> 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 <em>K</em><sub><em>s</em></sub> 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 <em>K</em><sub><em>s</em></sub>. 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 <em>K</em><sub><em>s</em></sub> 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 <em>K</em><sub><em>s</em></sub> 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 <em>K</em><sub><em>s</em></sub> in natural fields using rainfall-runoff experiments. With the resolving ability from rainfall-runoff experiments constrained due to experimental limitations, the <em>K</em><sub><em>s</em></sub> 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 <em>K</em><sub><em>s</em></sub>. Results suggested that <em>K</em><sub><em>s</em></sub> 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 <em>K</em><sub><em>s</em></sub> 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 <em>K</em><sub><em>s</em></sub>. Finally, the impact of censored moments on the maximum likelihood (ML) estimates of the <em>K</em><sub><em>s</em></sub> distribution parameters was studied. Results highlighted the rainfall event's ability to only be able to resolve a fraction of the <em>K</em><sub><em>s</em></sub> field, and that the time and duration of peak rainfall intensity play a role in resolving the <em>K</em><sub><em>s</em></sub> field, besides the peak rainfall intensity. The reliability of the ML estimates is a function of the fraction of the <em>K</em><sub><em>s</em></sub> 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 <em>K</em><sub><em>s</em></sub> 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 distillée sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,000
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,000
Version: codex-gemma-dda1882f352aStatut 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 enseignants0,163
Score d'incertitude au seuil0,838

Scores Codex et Gemma par catégorie

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0000,000
Science ouverte0,0000,000
Intégrité de la recherche0,0000,001
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 tête enseignante, 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

Citations0
Publié2022
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