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Enregistrement W6999612000

Deep neural networks in surrogate hydrogeological modeling : an application for transient groundwater flow combined with a geostatistical spectral algorithm for inverse problem-solving

2024· article· en· W6999612000 sur OpenAlexfundno aff

Notice bibliographique

RevuePolyPublie (École Polytechnique de Montréal) · 2024
Typearticle
Langueen
DomaineEnvironmental Science
ThématiqueGroundwater flow and contamination studies
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesFundação para a Ciência e a TecnologiaPartnership for Research and Innovation in the Mediterranean AreaNatural Resources CanadaNatural Sciences and Engineering Research Council of CanadaNatural Science Foundation of NingboMinistry of Science and ICT, South KoreaHellenic Foundation for Research and InnovationUmweltbundesamtMinistarstvo Prosvete, Nauke i Tehnološkog RazvojaChina Scholarship CouncilWater Research CommissionAgence Nationale pour la Gestion des Déchets RadioactifsHydro-QuébecBureau de Recherches Géologiques et MinièresNational Research Foundation of KoreaNuclear Safety and Security CommissionUniversiteit AntwerpenGeneral Secretariat for Research and TechnologyCanada Excellence Research Chairs, Government of CanadaNazarbayev UniversityMinistério da Ciência, Tecnologia e Ensino SuperiorNational Research FoundationAustrian Science FundPolytechnique MontréalSchweizerischer Nationalfonds zur Förderung der Wissenschaftlichen ForschungCommonwealth Scientific and Industrial Research OrganisationEuropean CommissionBundesministerium für Bildung und ForschungNuclear Waste Management OrganizationInstitute for Korea Spent Nuclear FuelDeutsche ForschungsgemeinschaftMinistero dell’Istruzione, dell’Università e della RicercaCentro de Recursos Naturais e AmbienteUniversité de Lorraine
Mots-clésHydrogeologyGroundwater flowHydraulic conductivityTransient (computer programming)EmulationDiscretizationAquiferInverse problemArtificial neural network
DOInon disponible

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

ABSTRACT: Characterizing groundwater flow parameters is crucial for understanding complex aquifer systems. Inverse techniques are key for modeling hydrogeological parameters and assessing uncertainties. However, using a flow simulator can be time-consuming, especially with many model parameters. To address this, surrogate models are proposed, increasingly leveraging deep learning. However, their training relies on a large database of models, often lacking diversity and requiring significant time. A recent proposal suggests replacing the transient groundwater flow model with a U-Net encoder-decoder architecture. This reduces execution time and enables uncertainty quantification with geostatistical methods. The substitute is trained using limited forward model evaluations to understand the physical relationship between hydraulic conductivity fields and transient hydraulic heads measured on-site. Physical principles, like boundary conditions and source terms, are mapped as inputs to enhance the model's understanding of transient groundwater flow equations. We explore the possibility of generating drawdowns at any given time by training a U-Net architecture on a subset of the spatiotemporal drawdown series. We propose a methodology to reduce training times while maintaining good emulation quality. Mapping boundary conditions and source terms introduce the physical knowledge of the problem. The novelty pertains to the introduction of an estimation map to mimic the pumping area. Once the model is trained, we use a spectral geostatistical method to solve the inverse problem using the surrogate model to estimate uncertainties associated with hydraulic conductivity and boundary conditions. Our study demonstrates that the U-Net accurately reproduces the drawdown inside the training range, and in terms of computational demand, using U-Net as a substitution model reduces the required calculation time by about an order of magnitude for the defined field. The proposed approach provides an efficient and accurate method for characterizing groundwater flow parameters. The quantification of uncertainties in complex aquifer systems is thus determined more rapidly.

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)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,002
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: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,008
Score d'incertitude au seuil0,015

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,002
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,000
Bibliométrie0,0000,000
Études des sciences et des technologies0,0000,000
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0010,000

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 Opus0,010
Tête enseignante GPT0,218
Écart entre enseignants0,208 · 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
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
Publié2024
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