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基于数据同化的深水湖库水温中短期预报
被引量：
3
1
作者
孙博闻
杨
晰
淯
+3 位作者
暴柱
刘晓波
刘畅
高学平
《水利学报》
EI
CSCD
北大核心
2022年第12期1445-1455,共11页
深水湖库的水温分布与演化影响着水体运动、生化反应和水生生物的新陈代谢过程,在中短期时间尺度上预报水温变化对湖库水质管理与生态环境安全十分必要。本文基于集合卡尔曼滤波算法与CE-QUAL-W2模型,构建可综合考虑模型参数、边界条件...
深水湖库的水温分布与演化影响着水体运动、生化反应和水生生物的新陈代谢过程,在中短期时间尺度上预报水温变化对湖库水质管理与生态环境安全十分必要。本文基于集合卡尔曼滤波算法与CE-QUAL-W2模型,构建可综合考虑模型参数、边界条件以及观测数据不确定性的湖库水温数据同化系统,利用水库调度数据与气象数据作为预报条件,将该系统应用于大黑汀水库进行1~10 d的中短期水温预报。结果表明:当集合数为100、模拟误差和观测误差分别为10%和1%时,同化系统能够兼顾较高的计算效率与模拟精度。同时校正模型参数和状态变量,能够使数据同化系统在不同水深处的水温模拟精度较无数据同化模拟结果提升41.2%~68.8%。随着预报期由1 d延长至10 d,各水深的预报误差由0.22~0.35℃增大至0.77~1.09℃。无论水库处于分层期或混合期,数据同化系统均能够在预报期内的气象条件及水库调度等内外部因素驱动下维持较高的准确性,高精度的水温中短期预报方法可以为湖库供水与生态安全提供理论与技术支撑。
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关键词
湖库水温
中短期预报
数据同化
CE-QUAL-W2
集合卡尔曼滤波
下载PDF
职称材料
基于GPU和数据同化的深水湖库水温与溶解氧中短期预报
被引量：
1
2
作者
孙博闻
宗庆志
+2 位作者
杨
晰
淯
张袁宁
高学平
《中国水利水电科学研究院学报（中英文）》
北大核心
2023年第1期95-103,共9页
深水水库通常存在季节性温度分层,由温度分层引起溶解氧等水质指标的分层还会诱发库区水环境水生态问题。当前在中短期时间尺度上对水库水温和溶解氧进行预报的研究相对较少,提高数学模型的模拟效率与精度对提升中短期预报效果至关重要...
深水水库通常存在季节性温度分层,由温度分层引起溶解氧等水质指标的分层还会诱发库区水环境水生态问题。当前在中短期时间尺度上对水库水温和溶解氧进行预报的研究相对较少,提高数学模型的模拟效率与精度对提升中短期预报效果至关重要。本文采用集合卡尔曼滤波算法作为同化方法,基于CE-QUAL-W2模型建立水库水动力水质数学模型,基于OpenACC的GPU并行方法提升模型计算效率,构建大黑汀水库水温与溶解氧的数据同化系统,在中短期时间尺度上开展水库水温与溶解氧高精度、高效率预报。预报结果符合水库水温与溶解氧的中短期变化规律,能够为大黑汀水库的供水与生态安全提供技术支撑。
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关键词
深水湖库
GPU并行计算
数据同化
中短期预报
溶解氧
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职称材料
题名
基于数据同化的深水湖库水温中短期预报
被引量：
3
1
作者
孙博闻
杨
晰
淯
暴柱
刘晓波
刘畅
高学平
机构
天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室
水利部海河水利委员会引滦工程管理局海河流域滦河水质监测中心
中国水利水电科学研究院水生态环境研究所
出处
《水利学报》
EI
CSCD
北大核心
2022年第12期1445-1455,共11页
基金
国家自然科学基金项目(51609166)
国家重点研发计划项目(2016YFC0401701)。
文摘
深水湖库的水温分布与演化影响着水体运动、生化反应和水生生物的新陈代谢过程,在中短期时间尺度上预报水温变化对湖库水质管理与生态环境安全十分必要。本文基于集合卡尔曼滤波算法与CE-QUAL-W2模型,构建可综合考虑模型参数、边界条件以及观测数据不确定性的湖库水温数据同化系统,利用水库调度数据与气象数据作为预报条件,将该系统应用于大黑汀水库进行1~10 d的中短期水温预报。结果表明:当集合数为100、模拟误差和观测误差分别为10%和1%时,同化系统能够兼顾较高的计算效率与模拟精度。同时校正模型参数和状态变量,能够使数据同化系统在不同水深处的水温模拟精度较无数据同化模拟结果提升41.2%~68.8%。随着预报期由1 d延长至10 d,各水深的预报误差由0.22~0.35℃增大至0.77~1.09℃。无论水库处于分层期或混合期,数据同化系统均能够在预报期内的气象条件及水库调度等内外部因素驱动下维持较高的准确性,高精度的水温中短期预报方法可以为湖库供水与生态安全提供理论与技术支撑。
关键词
湖库水温
中短期预报
数据同化
CE-QUAL-W2
集合卡尔曼滤波
Keywords
lake-reservoir water temperature
medium and short term forecasting
data assimilation
CE-QUAL-W2
ensemble Kalman filter
分类号
TV131 [水利工程—水力学及河流动力学]
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职称材料
题名
基于GPU和数据同化的深水湖库水温与溶解氧中短期预报
被引量：
1
2
作者
孙博闻
宗庆志
杨
晰
淯
张袁宁
高学平
机构
天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室
出处
《中国水利水电科学研究院学报（中英文）》
北大核心
2023年第1期95-103,共9页
基金
国家自然科学基金(42006168)
天津市自然科学基金(21JCQNJC00440)
+2 种基金
天津市研究生科研创新项目(2021YJSS038)
天津市重点研发计划项目(20YFZCSN01040)
中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室开放基金项目(IWHR-SKL-KF202205)。
文摘
深水水库通常存在季节性温度分层,由温度分层引起溶解氧等水质指标的分层还会诱发库区水环境水生态问题。当前在中短期时间尺度上对水库水温和溶解氧进行预报的研究相对较少,提高数学模型的模拟效率与精度对提升中短期预报效果至关重要。本文采用集合卡尔曼滤波算法作为同化方法,基于CE-QUAL-W2模型建立水库水动力水质数学模型,基于OpenACC的GPU并行方法提升模型计算效率,构建大黑汀水库水温与溶解氧的数据同化系统,在中短期时间尺度上开展水库水温与溶解氧高精度、高效率预报。预报结果符合水库水温与溶解氧的中短期变化规律,能够为大黑汀水库的供水与生态安全提供技术支撑。
关键词
深水湖库
GPU并行计算
数据同化
中短期预报
溶解氧
Keywords
deep lakes and reservoirs
GPU parallel computing
data assimilation
medium and short term forecast
dissolved oxygen
分类号
P731.31 [天文地球—海洋科学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于数据同化的深水湖库水温中短期预报
孙博闻
杨
晰
淯
暴柱
刘晓波
刘畅
高学平
《水利学报》
EI
CSCD
北大核心
2022
3
下载PDF
职称材料
2
基于GPU和数据同化的深水湖库水温与溶解氧中短期预报
孙博闻
宗庆志
杨
晰
淯
张袁宁
高学平
《中国水利水电科学研究院学报（中英文）》
北大核心
2023
1
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职称材料
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