Inverse Solution その3

今日は多層での逆解析を試してみました。

うまくいけばラッキーと思いながら、パラメーター5種×4層=20種を同時に同定させようとしました。当然エラーが出ます。しかし、収束しないというメッセージではなく、NpaDがオーバーしているとのこと。なんのことだろうと調べてみると、FAQとヘルプにありました。一度に同定できるのは15種までのようです。
2. Maximum number of optimized parameters
The maximum allowed number of optimized parameters (NpaD) is currently set at 15. However, please, do not optimize that many parameters simultaneously. The unsaturated flow problems are inherently ill posed, and thus not too many parameters can be optimized simultaneously. I have never successfully optimized more then 5 to 6 parameters. Then the problems usually become nonunique. The problems of unsaturated flow are different than those of the saturated flow, where I know that it is common to optimize many more parameters simultaneously.
http://www.pc-progress.com/en/Default.aspx?hydrus-faq-01-10#k2

次に、データ数を増やそうと5万点を入力しようとすると、「1から32000までの整数を入力してください」とのこと。なぜここだけ日本語のダイアログが出てくるのかなあと思いつつ、32000データにeditorで修正。その後、計算を回しましたが、今度はNOBがオーバーしているといったエラーが出ます。NOBは何なのか調べてみると、観測データのことのようです。「おかしい。32000までにしているぞ。昨日は1万点で回ったぞ。」と思いながらさらに調べましたが今度は一向に引っ掛かりません。
試行錯誤の末、データ数が15000点以内であればエラーが出ないことが分かりました。あの日本語メッセージは何だったのでしょうか？

ようやく同定に手をつけることができたのは午後でした。しかし、想定通り？うまくいきません。欲を出して一度に多く求めようとするとダメです。上記の記載通り、1層、5つづつパラメーターを同定していくことにしました。（それでもすごいと思います。）

同定自体は無理な数字を入れない限り、比較的安定していました。層が多くなるとちょっと難しいようですが、3層くらいまでなら比較的容易に求められました。今回は上方および側方の蒸発散を無視していますので結果は「まあ、こんなものでしょう」といった程度でしたが、実際1次元で模擬できるような室内試験などでは威力を発揮するでしょう。飽和透水係数やθr、θsの同定ができるのが魅力的です。Instantaneous profile method と組み合わせると威力を発揮しそうです。

とりあえず、実務でどの程度使えそうかは理解できました。今後、チャンスがあれば使用していきましょう。

Inverse Solution その2

昨日の雨量のエラーは、マクロのミスでした。変換したデータをチェックすると、重複した時間のデータが1か所あり、削除することですんなり動きました。

修正したら計算は早い！
θr、α、n、Ks の4つを同定する設定で、答えを出すまで2分弱。さすが1次元です。ちなみにPCは2年前の Dual Core でそれほど良いスペックではありません。3次元はストレスになりますが、1次元はストレス解消になりますね。
今回は事前に実施していた Instantaneous profile method によって、Van Genuchten モデルではKsが室内透水試験結果の10倍くらいないと合わないことが分かっていました。現場データを使用した今回の逆解析結果も似たような傾向を示しています。
ある程度の妥当な範囲を計算前に設定しておかないと、答えが出ないことも再確認しました。

とりあえず、問題なく計算が回ることはわかりました。明日からはモデルを層分けし、観測データを増やし、より詳細な条件にて計算してみましょう。

Inverse Solution

連休の間に、抱えていたいくつかの課題を解決しておこうと思います。

・HYDRUS 1D　の　Inverse Solution で水分特性曲線、飽和・不飽和透水係数の推定
・HP1 （HYDRUS　1D + PHREEQC） でPRBの再現
・不飽和浸透-変形の連成ができるソフトの検索

今日は1つ目の逆解析に取り組んでいました。
まず、テンシオ、TDR、雨量計のデータをHYDRUSに入力できる形式に手作業やマクロを作って変換します。これは簡単でした。
次に入力ですが、データ数の制限があり、今回はとりあえず最深部の観測点のみを入力しました。ソフト上では観測データを1万点までしか入力できません。それ以上は Editor で input file に直接入力する必要があります。1万点/6観測点/2種（テンシオ・TDR）=833点しか入力できないんですね。30分毎のデータとすれば、約17日分ですね。これだと、ひと雨程度の浸潤・乾燥過程は取れるかもしれません。広いデータ範囲で精度を高めるには、EXCEL+VBAやEmEditorでinput file を修正したほうが良さそうです。
あとは雨量の入力の問題。なぜかエラーが出ました。計算は走るのですが気持ち悪いので、もう少し調べましょう。

結果は明日ですね。