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The Ensemble Kalman Filter for Groundwater Plume Characterization: A Case Study

机译：集成卡尔曼滤波器用于地下水羽状流表征：一个案例研究

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The Kalman filter is an efficient data assimilation tool to refine an estimate of a state variable using measured data and the variable's correlations in space and/or time. The ensemble Kalman filter (EnKF) (Evensen 2004, 2009) is a Kalman filter variant that employs Monte Carlo analysis to define the correlations that help to refine the updated state. While use of EnKF in hydrology is somewhat limited, it has been successfully applied in other fields of engineering (e.g., oil reservoir modeling, weather forecasting). Here, EnKF is used to refine a simulated groundwater tetrachloroethylene (TCE) plume that underlies the Tooele Army Depot-North (TEAD-N) in Utah, based on observations of TCE in the aquifer. The resulting EnKF-based assimilated plume is simulated forward in time to predict future plume migration. The correlations that underpin EnKF updating implicitly contain information about how the plume developed over time under the influence of complex site hydrology and variable source history, as they are predicated on multiple realizations of a well-calibrated numerical groundwater flow and transport model. The EnKF methodology is compared to an ordinary kriging-based assimilation method with respect to the accurate representation of plume concentrations in order to determine the relative efficacy of EnKF for water quality data assimilation.
机译：卡尔曼滤波器是一种有效的数据同化工具，可使用测量数据以及变量在空间和/或时间上的相关性来细化状态变量的估计。集合卡尔曼滤波器（EnKF）（Evensen 2004，2009）是一种卡尔曼滤波器变体，它采用蒙特卡洛分析来定义相关关系，从而有助于优化更新后的状态。尽管EnKF在水文学中的使用受到一定限制，但已成功应用于其他工程领域（例如，油藏建模，天气预报）。在这里，根据含水层中TCE的观测结果，EnKF用于完善模拟的地下水四氯乙烯（TCE）羽流，该羽流是犹他州Tooele Army Depot-North（TEAD-N）的基础。及时对所得的基于EnKF的同化羽流进行模拟，以预测未来的羽流迁移。 EnKF更新的相关性隐含了有关羽流在复杂现场水文学和可变水源历史的影响下随着时间的推移如何发展的信息，因为它们基于良好校准的地下水数值计算和运输模型的多种实现。为了确定EnKF对水质数据同化的相对效率，将EnKF方法与普通的基于克里格法的同化方法进行了比较，以精确表示羽流浓度。

著录项

  • 来源
    《Ground water》 |2018年第4期|571-579|共9页
  • 作者

    Ross James L.; Andersen Peter F.;

  • 作者单位

    Tetra Tech Inc, 1468 West 9th St, Cleveland, OH 44113 USA;

    Tetra Tech Inc, 1165 Sanctuary Pkwy, Alpharetta, GA 30009 USA;

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  • 正文语种 eng
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