Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Deep Learning Approach for Runoff Prediction – Evaluating the Long-Short-Term Memory Neural Network Architectures for Capturing Extreme Discharge Events in the Ouergha Basin, Morocco

Karmouda Nourelhouda, Bouramtane Tarik, Tahiri Mounia, Kacimi Ilias, Leblanc Marc, Kassou Nadia

Ecological Engineering & Environmental Technology

|

2023

|

Vol. 24, iss. 9

271--290

EN

Rainfall-runoff modeling plays a crucial role in achieving efficient water resource management and flood forecasting, particularly in the context of increasing intensity and frequency of extreme meteorological events induced by climate change. Therefore, the aim of this research is to assess the accuracy of the Long-Short-Term Memory (LSTM) neural networks and the impact of its architecture in predicting runoff, with a particular focus on capturing extreme hydrological discharges in the Ouergha basin; a Moroccan Mediterranean basin with historical implications in many cases of flooding; using solely daily rainfall and runoff data for training. For this purpose, three LSTM models of different depths were constructed, namely LSTM 1 single-layer, LSTM 2 bi-layer, and LSTM 3 tri-layer, their window size and hyperparameters were first tuned, and on seven years of daily data they were trained, then validated and tested on two separate years to ensure the generalization on unseen data. The performance of the three models was compared using hydrogram-plots, Scatter-plots, Taylor diagrams, and several statistical metrics. The results indicate that the single-layer LSTM 1 outperforms the other models, it consistently achieves higher overall performance on the training, validation, and testing periods with a coefficient of determination R-squared of 0.92, 0.97, and 0.95 respectively; and with Nash-Sutcliffe efficiency metric of 0.91, 0.94 and 0.94 respectively, challenging the conventional beliefs about the direct link between complexity and effectiveness. Furthermore, all the models are capable of capturing the extreme discharges, although, with a moderate und erprediction trend for LSTM 1 and 2 as it does not exceed -25% during the test period. For LSTM 3, even if its underestimation is less pronounced, its increased error rate reduces the confidence in its performance. This study highlights the importance of aligning model complexity with data specifications and suggests the necessity of considering unaccounted factors like upstream dam releases to enhance the efficiency in capturing the peaks of extreme events.

2

Analiza i ocena ryzyka żelbetowych konstrukcji szkieletowych spowodowanego zdarzeniami ekstremalnymi

Szylak K.

Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture

|

2016

|

z. 63, nr 1/I

289--296

PL

Analizując statystyki związane z katastrofami budowlanymi w Polsce można dojść do wniosku, że najczęstszymi przyczynami katastrof są zdarzenia ekstremalne - bardzo rzadko występujące i trudne do przewidzenia. Zdarzenia te nie są bezpośrednio uwzględniane na etapie projektowania konstrukcji ze względu na ich małe prawdopodobieństwo wystąpienia. W obiektach użyteczności publicznej i obiektach zamieszkania zbiorowego zalecane jest przeprowadzenie analizy ryzyka związanego z takimi zdarzeniami ekstremalnymi, których wystąpienie powoduje zniszczenia znacznej części lub nawet całej konstrukcji. W artykule przedstawiono koncepcję procedury oceny i analizy ryzyka obiektów o żelbetowej konstrukcji szkieletowej – ustroju często stosowanego w budownictwie mieszkaniowym i budynkach użyteczności publicznej. Ryzyko przedstawione jako parametr wyznaczający odporność konstrukcji na zdarzenia ekstremalne jest funkcją wystąpienia zagrożenia oraz poniesionych konsekwencji. Czynniki ryzyka przedstawiono jako wielkości rozmyte ze względu na trudności z ich jednoznacznym określeniem i dokładnym oszacowaniem.

EN

Statistics of structures failures of in Poland give us information that the main reasons of building catastrophes are extreme events. This extreme events, which are not taken into account in designing, are unforeseen and difficult to predict. Their statistical description is highly uncertain and often impossible to recognize. Assessment of extreme events is important for public and multiapartment buildings. The paper presents procedures of risk analysis and evaluation for reinforced concrete frame structures, which are often used in public buildings in Poland. Risk is a combination of hazards and consequences, which can be generated by them. Due to the difficulties associated with the estimation of risk factors are treated as fuzzy numbers.

3

Risk assessment of extreme events along the transboundary Mesta River in Bulgaria using integral indices

Diadovski I., Atanassova M., Simeonov V.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2011

|

Vol. 18, nr 3

319-332

EN

The present work considers the use of an original integral method for evaluation of the climatic and anthropogenic impacts on the average annual water volume and on the maximum and minimum water flow of Mesta River in the Bulgarian territory. The level of impacts and the respective risk assessment is determined by the index Ki flow module, which accounts for the deviation of the average annual water flow Qi from the flow norm Q0. Another index Mmax,i reflects the deviation of the maximum water flow from the maximum flow norm Qmax,0 and the index Mmin,i considers the deviation of the minimum water flow from the minimum flow norm Qmin,0. In order to assess extreme events (floods, droughts) using the dynamics of the integral indices Mmax,i and Mmin,i, histograms to estimate the frequency of appearance of their values in chosen time intervals were constructed. The function adequately describing the distribution of the frequency of appearance of Mmax,i and Mmin,i is a polynomial of third degree. The new approach offered includes an introduction of more specific indicators for assessing the risk of climatic impacts assessment on the river water flow (Ki, Mmin,i and Mmax,i). This is made for the first time in risk assessment of climatic impacts and has been checked at two monitoring sites from the national monitoring net of Mesta River - Yakoruda site (at the spring of the river) and Khadzhidimovo site (at the Bulgarian/Greek border) for the period 1955-2008. It has to be stressed that the indices are integral in their nature because they reflect specific climatically caused events like abundant water years, dry years, floods and droughts.

PL

Przedstawiono zastosowanie oryginalnej metody oceny wpływu czynników klimatycznych i antropogennych na średni roczny, maksymalny i minimalny przepływ wody w rzece Mesta, płynącej przez terytorium Bułgarii. Wpływ poziomu przepływu i ocena ryzyka jest określany przez wskaźnik Ki modułu przepływu, który uwzględnia odchylenie wartości średniego rocznego przepływ wody Qi od normy przepływu Q0. Indeks Mmax odzwierciedla odchylenie maksymalnego przepływu wody od normy maksymalnej Qmax,0, natomiast indeks Mmin,i określa odchylenie minimalnego przepływ wody od normy minimalnego przepływu Qmin,0. Do oceny częstości występowania zjawisk ekstremalnych (powodzie, susze) w wybranych przedziałach czasu za pomocą indeksów integralnych Mmax,i i Mmin,i, zastosowano histogramy. Funkcją opisującą rozkład częstotliwości występowania Mmax,i i Mmin,i jest wielomian trzeciego stopnia. Proponowane nowe podejście zakłada wprowadzenie bardziej szczegółowych wskaźników oceny ryzyka oddziaływania czynników klimatycznych na przepływ wody w rzece (Ki, Mmin,i i Mmax,i). Metoda została po raz pierwszy wykorzystana do oceny wpływu warunków klimatycznych na przepływ wód rzeki Mesta w punkcie pomiarowym Yakoruda (przy źródle rzeki) oraz w punkcie Khadzhidimovo (na granicy bułgarsko-greckiej). Badania prowadzono w latach 1955-2008. Należy podkreślić, że wskaźniki mają naturę integralną, ponieważ są one wyrazem szczególnych warunkach klimatycznych powodujących lata wilgotne, lata suche, powodzie oraz susze.