Aplicación de la computación de altas prestaciones a la modelización de un embalse

Autor: García Díaz, Daniel
Přispěvatelé: Marco de Lucas, Jesús, Aguilar Gómez, Fernando, Universidad de Cantabria
Jazyk: Spanish; Castilian
Rok vydání: 2017
Předmět:
Zdroj: UCrea Repositorio Abierto de la Universidad de Cantabria
Universidad de Cantabria (UC)
Popis: RESUMEN: En esta tesis de Master se presenta el trabajo realizado para la monitorización en remoto del embalse de Cuerda del Pozo, Soria, y su posterior modelización hidrodinámica y termodinámica para los años 2014 y 2015, mediante un software 3D especializado, Delft3D. Para ello se ha contado con diferentes recursos tanto de instrumentación de medida como de computación, los cuales se explican en los diferentes apartados del trabajo. Los principales objetivos propuestos son, la configuración del modelo hidrodinámico Delft3D-Flow para las características particulares del embalse de Cuerda del Pozo, para realizar después la modelización de las condiciones hidrotérmicas del mismo, y la computación del modelo en diferentes sistemas de computación de alto rendimiento como el supercomputador Altamira y el entorno de computación Cloud del proyecto INDIGO-DataCloud, ejecutando en ambos casos un barrido paramétrico: ejecutando en paralelo diferentes configuraciones del modelo, con el fin de determinar además si ambos sistemas satisfacen los requerimientos necesarios en términos de eficiencia y facilidad de uso. El planteamiento de estos objetivos principales obliga a la realización de un tercero sin el cual no serían viables los dos anteriores, y es que la diversidad de datos necesarios para la configuración del modelo y para la posterior validación de los resultados, fuerzan al diseño y al mantenimiento de una infraestructura de adquisición y almacenamiento de datos para la monitorización en remoto del embalse y de las condiciones climatológicas ambientales. Los resultados obtenidos muestran que el modelo es capaz de estimar el balance entre las aportaciones hídricas al embalse, las descargas diarias de agua por la presa y la evapotranspiración producida en el periodo simulado y, por lo tanto, de reproducir el nivel de agua embalsado. En las simulaciones realizadas para 2015 se ha obtenido una diferencia entre la cota medida y la cota estimada inferior a 1 metro. Se ha comprobado, además, que el modelo reproduce correctamente la temperatura en las diferentes capas de la columna vertical de agua a lo largo del periodo de simulación, y también el proceso estacional de estratificación térmica: representa correctamente la curva reflejada por los perfiles térmicos y la profundidad a la que se sitúa la termoclina o metalimnion. En cuanto a la experiencia con los dos sistemas de computación utilizados, aunque el supercomputador permite completar una simulación en casi la mitad de tiempo, la flexibilidad y coste de la solución Cloud, así como la incorporación de un interfaz más amigable, hacen que sea una opción muy interesante. ABSTRACT: This Master’s thesis presents the work carried out for the remote monitoring of the Cuerda del Pozo reservoir, Soria, and its subsequent hydrodynamic and thermodynamic modeling for the years 2014 and 2015, using a specialized 3D software, Delft3D. Many different resources have been used in both instrumentation and computation, which are explained in the different sections of the paper. The main objectives proposed are the calibration of the hydrodynamic model, Delft3D-Flow, to the particular characteristics of the Cuerda del Pozo reservoir, and the computation of the model in different high-performance computing systems such as the Altamira supercomputer and a Cloud computing platform (corresponding to the INDIGO DataCloud project). The modeling of the hydrothermal conditions of the years 2014 and 2015 has been carried out by executing a script that performs a parametric sweep and launches different simulations that are computed in parallel. These main objectives require the realization of a third one without which the two previous ones would not be possible. The great demand of data necessary for the configuration of the model and for the later validation of the results, force to the design and maintenance of an infrastructure for data acquisition and storage for the remote monitoring of the reservoir and environmental conditions. The results obtained show that the model is able to model the balance between the water contributions to the reservoir, the daily discharges of water by the dam and the evaporation produced in the simulated period and, therefore, to reproduce the level of water. In the simulations carried out for 2015, a difference between the measured dimension and the estimated quota of less than 1 meter was obtained. It has also been verified that the model correctly reproduces the temperature in the different layers of the vertical column of water throughout the period of simulation, and the seasonal process of thermal stratification; in which the model correctly represents the shape drawn by the thermal profiles and the depth to which the thermocline or metalimnion is located. As for the computer systems used, given the complexity of data management to the model, its calibration and its validation, several simulations have been performed in HPC (High Performance Computing) and Cloud computing environments to determine if they are user friendly and intuitive, as well as to determine their performance. Máster en Física, Instrumentación y Medio Ambiente
Databáze: OpenAIRE
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