In a desired environmental protection system, groundwater may not be excluded. In addition to the problem of over-exploitation, in total disagreement with the concept of sustainable development, another not negligible issue concerns the groundwater contamination. Mainly, this aspect is due to intensive agricultural activities or industrialized areas. In literature, several papers have dealt with transport problem, especially for inverse problems in which the release history or the source location are identified. The innovative aim of the paper is to develop a data-driven model that is able to analyze multiple scenarios, even strongly non-linear, in order to solve forward and inverse transport problems, preserving the reliability of the results and reducing the uncertainty. Furthermore, this tool has the characteristic of providing extremely fast responses, essential to identify remediation strategies immediately. The advantages produced by the model were compared with literature studies. In this regard, a feedforward artificial neural network, which has been trained to handle different cases, represents the data-driven model. Firstly, to identify the concentration of the pollutant at specific observation points in the study area (forward problem); secondly, to deal with inverse problems identifying the release history at known source location; then, in case of one contaminant source, identifying the release history and, at the same time, the location of the source in a specific sub-domain of the investigated area. At last, the observation error is investigated and estimated. The results are satisfactorily achieved, highlighting the capability of the ANN to deal with multiple scenarios by approximating nonlinear functions without the physical point of view that describes the phenomenon, providing reliable results, with very low computational burden and uncertainty.


翻译:在理想的环境保护体系中,地下水可能不会被排除在外。除了过度开发的问题之外,在与可持续发展概念完全不相容的情况下,另一个不容忽视的问题涉及地下水污染。主要由于密集的农业活动或工业化地区,这一方面是造成地下水污染的主要原因。在文献中,有几份论文涉及运输问题,特别是对于确定释放历史或源位置的反面问题。本文的创新目标是开发一种数据驱动模型,能够分析多种情况,甚至非线性地分析强烈的非线性情况,以便解决前向和反向运输问题,保持结果的可靠性并减少不确定性。此外,这一工具的特点是提供极快的反应,对于立即确定补救战略至关重要。模型产生的优势与文献研究进行比较。在这方面,一个经过培训处理不同案件的向上方人工神经网络是数据驱动的模式。首先,确定污染物在研究地区特定观测点的集中程度(前方问题);第二,处理查明已知释放历史源的位置的反面问题,维护结果的可靠性并减少不确定性。然后,在一次实地观测中,一个具体的源、历史和结果的下方,通过一个源的正确性记录,提供最后来源的释放。

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