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Campo DC Valor Lengua/Idioma
dc.contributor.authorTimbe Castro, Luis Manuel
dc.contributor.authorCedillo Galarza, Juan Sebastian
dc.contributor.authorNúñez, Ana Gabriela
dc.contributor.authorAlvarado Martinez, Andres Omar
dc.contributor.authorSanchez Cordero, Esteban Remigio
dc.contributor.authorSamaniego Alvarado, Esteban Patricio
dc.date.accessioned2023-01-24T16:31:20Z-
dc.date.available2023-01-24T16:31:20Z-
dc.date.issued2022
dc.identifier.issn22137467
dc.identifier.urihttp://dspace.ucuenca.edu.ec/handle/123456789/40851-
dc.identifier.urihttps://amses-journal.springeropen.com/articles/10.1186/s40323-022-00226-8
dc.description.abstractThe behavior of many physical systems is described by means of differential equations. These equations are usually derived from balance principles and certain modelling assumptions. For realistic situations, the solution of the associated initial boundary value problems requires the use of some discretization technique, such as finite differences or finite volumes. This research tackles the numerical solution of a 1D differential equation to predict water surface profiles in a river, as well as to estimate the so-called roughness parameter. A very important concern when solving this differential equation is the ability of the numerical model to capture different flow regimes, given that hydraulic jumps are likely to be observed. To approximate the solution, Physics-Informed Neural Networks (PINN) are used. Benchmark cases with different bed profile shapes, which induce different flows types (supercritical, subcritical, and mixed) are tested first. Then a real mountain river morphology, the so-called Step-pool, is studied. PINN models were implemented in Tensor Flow using two neural networks. Different numbers of layers and neurons per hidden layer, as well as different activation functions (AF), were tried. The best performing model for each AF (according to the loss function) was compared with the solution of a standard finite difference discretization of the steady-state 1D model (HEC-RAS model). PINN models show good predictability of water surface profiles for slowly varying flow cases. For a rapid varying flow, the location and length of the hydraulic jump is captured, but it is not identical to the HEC-RAS model. The predictability of the tumbling flow in the Step-pool was good. In addition, the solution of the estimation of the roughness parameter (which is an inverse problem) using PINN shows the potential of this methodology to calibrate this parameter with limited cross-sectional data. PINN has shown potential for its application in open channel studies with complex bed profiles and different flow types, having in mind, however, that emphasis must be given to architecture selection.
dc.language.isoes_ES
dc.sourceAdvanced Modeling and Simulation in Engineering Sciences
dc.subjectOpen channel
dc.subjectStep-poo
dc.subjectPhysic informed neural network
dc.subjectComplex geometry
dc.subjectMountain river
dc.subjectNeural network
dc.titlePhysics-Informed Neural Network water surface predictability for 1D steady-state open channel cases with different flow types and complex bed profile shapes
dc.title.alternativePhysics-informed neural network water surface predictability for 1D steady-state open channel cases with different flow types and complex bed profile shapes
dc.typeARTÍCULO
dc.ucuenca.idautor0000-0002-4996-0390
dc.ucuenca.idautor0102246477
dc.ucuenca.idautor0103665634
dc.ucuenca.idautor0104057351
dc.ucuenca.idautor0301102307
dc.ucuenca.idautor0102052594
dc.identifier.doi10.1186/s40323-022-00226-8
dc.ucuenca.versionVersión publicada
dc.ucuenca.areaconocimientounescoamplio05 - Ciencias Físicas, Ciencias Naturales, Matemáticas y Estadísticas
dc.ucuenca.afiliacionSanchez, E., Universidad de Cuenca, Departamento de Ingeniería Civil, Cuenca, Ecuador
dc.ucuenca.afiliacionTimbe, L., Universidad de Cuenca, Departamento de Recursos Hídricos y Ciencias Ambientales, Cuenca, Ecuador
dc.ucuenca.afiliacionNúñez, A., Universidad de Cuenca, Departamento de Recursos Hídricos y Ciencias Ambientales, Cuenca, Ecuador
dc.ucuenca.afiliacionCedillo, J., Universidad de Cuenca, Departamento de Recursos Hídricos y Ciencias Ambientales, Cuenca, Ecuador
dc.ucuenca.afiliacionSamaniego, E., Universidad de Cuenca, Departamento de Recursos Hídricos y Ciencias Ambientales, Cuenca, Ecuador
dc.ucuenca.afiliacionAlvarado, A., Universidad de Cuenca, Departamento de Recursos Hídricos y Ciencias Ambientales, Cuenca, Ecuador
dc.ucuenca.correspondenciaCedillo Galarza, Juan Sebastian, sebastian.cedillog@ucuenca.edu.ec
dc.ucuenca.volumenVolumen 9, número 1
dc.ucuenca.indicebibliograficoSCOPUS
dc.ucuenca.factorimpacto0.877
dc.ucuenca.cuartilQ1
dc.ucuenca.numerocitaciones0
dc.ucuenca.areaconocimientofrascatiamplio1. Ciencias Naturales y Exactas
dc.ucuenca.areaconocimientofrascatiespecifico1.5 Ciencias de la Tierra y el Ambiente
dc.ucuenca.areaconocimientofrascatidetallado1.5.10 Recursos Hídricos
dc.ucuenca.areaconocimientounescoespecifico052 - Medio Ambiente
dc.ucuenca.areaconocimientounescodetallado0521 - Ciencias Ambientales
dc.ucuenca.urifuentehttps://amses-journal.springeropen.com/
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