地下水流数值模拟概念模型的不确定性分析

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41302181
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0702.环境水科学
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Conceptual model is the main uncertainty source of groundwater numerical simulation. Recently, Bayesian Model Averaging (BMA) is widely used in uncertainty analysis of groundwater conceptual model. However, BMA method is hindered in practice application by several problems that include 1) how to construct complete plausible conceptual model set; 2) how to determine conceptual model's prior probability; 3) and the approximation of model's integrated likelihood measure. Therefore, this research is designed for these problems. Firstly, according to the analysis of field hydrogeological condition, the conceptual model set is established by permutation and combination method. Secondly, an improved classification tree method is developed to classify conceptual models, the prior probability is diluted within each model subset, and the optimum prior probability combination is identified by cross validation. Lastly, based on an advanced sampling algorithm, the conceptual model's integrated likelihood measure is estimated by MCMC (Markov Chain Monte Carlo) method. Therefore, the conceptual model uncertainty of groundwater numerical simulation can be effectively treated and assessed, and the efficiency and reliability of BMA predictive distribution is improved based on this project study. In addition, this research is able to provide theory support for groundwater conceptual model uncertainty analysis.
概念模型是地下水数值模拟不确定性的重要来源。贝叶斯模型平均(Bayesian Model Averaging, BMA)是当前处理概念模型不确定性的主要方法。然而,BMA方法在实际应用过程中存在以下几方面的问题:1) 如何建立完备的备择概念模型组;2) 如何确定概念模型的先验概率;3) 概念模型综合似然值的计算。针对这些问题,首先,本项目拟从场地水文地质信息的解析入手,采用排列组合的方式构建备择概念模型组。其次,利用改进的分类树分析方法对备择概念模型进行分组归类,进行先验概率的组内稀释,采用交叉验证的方法识别最优的先验概率组合。最后,利用MCMC(Markov Chain Monte Carlo)方法估计概念模型的综合似然值。因此,本研究拟通过改进及完善BMA方法的理论框架,提升BMA综合预测的效率与可靠性,从而为地下水数值模拟概念模型的不确定性分析提供理论支撑。

结项摘要

地下水数值模拟不确定性主要来自于模型参数、模型结构及观测数据,其中概念模型(模型结构)的不确定性已经受到水文地质工作者的重视。贝叶斯模型平均(Bayesian model averaging)是当前处理概念模型不确定性的主要方法。本项目针对BMA实际应用过程中面对的困难,分别在以下几个方面开展了工作,并取得了相关研究成果。(1)结合研究区的先验信息,通过不确定性条件的排列组合,基于复杂度控制理论,建立一组能够代表研究区水文地质基本特征的概念模型集合;(2)提出了一种基于Adaptive Metropolis的嵌套抽样算法(Nested sampling algorithm),能够对模型边缘似然值进行准确、高效的估计;(3)提出了一种基于自适应稀疏网格-随机配点法(Adaptive sparse grid-stochastic collocation)的替代模型技术,克服了地下水数值模拟概念模型不确定性分析中的计算耗时问题。总之,较好的按照执行计划完成了本项目,很好的完成了项目预期目标。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
基于信息熵方法评价地下水数值模拟贝叶斯模型平均不确定性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    JOURNAL OF HYDROLOGY
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    曾献奎;吴吉春;王栋;祝晓彬
  • 通讯作者:
    祝晓彬
基于多模型平均方法的地下水概念模型不确定性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Human and Ecological Risk Assessment
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    吴吉春;祝晓彬;王腊春;邹欣庆
  • 通讯作者:
    邹欣庆
使用两种稀疏网格替代模型及两种自适应标准进行地下水模拟贝叶斯不确定性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    JOURNAL OF HYDROLOGY
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    John Burkardt;吴吉春;王栋;祝晓彬
  • 通讯作者:
    祝晓彬
基于伴随状态方法的地下水污染源识别研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    高校地质学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曹彤彤;曾献奎;吴吉春;卢文喜
  • 通讯作者:
    卢文喜
莱州湾西部某处水源地在海水入侵下的污染风险分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Environmental Research
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    曾献奎;吴吉春;王栋;祝晓彬
  • 通讯作者:
    祝晓彬

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其他文献

不同方法求解疏排水引起的地面沉降对比研究
  • DOI:
    10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.2018.05.21
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    水文地质工程地质
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    骆勇;祝晓彬;郭飞;吴吉春;蒋建国;曾献奎;范亚民;王栋
  • 通讯作者:
    王栋
基于大地电磁法的水文地质结构及参数推断
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    水文地质工程地质
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李凯旋;刘廷玺;吴吉春;段利民;曾献奎;南统超;孙傲;何韬;韩春雪
  • 通讯作者:
    韩春雪
地下水流概念模型的不确定性分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    南京大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    曾献奎;王栋;吴吉春
  • 通讯作者:
    吴吉春
基于高斯过程回归的地下水模型结构不确定性分析与控制
  • DOI:
    10.16030/j.cnki.issn.1000-3665.2019.01.01
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    水文地质工程地质
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钟乐乐;曾献奎;吴吉春
  • 通讯作者:
    吴吉春
岩溶管道中悬浮物运移及等参替代数值模型研究——以广西某排泥库悬浮物运移预测为例
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    地下水
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周宇超;祝晓彬;吴吉春;吴剑锋;曾献奎;郭飞
  • 通讯作者:
    郭飞

其他文献

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基于数据驱动的地下水模型结构不确定性定量分析
  • 批准号:
    42072272
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  • 项目类别:
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相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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