EEMS—环境流体动力模式系统

EEMS 12.1—环境流体动力模式系统
软件试用 获取报价

什么是EEMS？

EE Modeling System (EEMS) 包括 EFDC+、EFDC+ Explorer (EE) 和 Grid+。

EFDC+

一种最先进的开源多功能地表水建模引擎，包括流体动力学、沉积物污染物和富营养化组件，旨在模拟一维、二维和三维的水生系统。基于最初由 John M. Hamrick 博士于 1980 年代后期开发的环境流体动力学代码 (EFDC)，DSI 的 EFDC+ 已成为水系统建模的黄金标准。

EFDC+是流体动力学建模核心软件。
ENVIRONMENTAL环境
FLUID 流体
DYNAMICS 动力学
CODE代码
加强版: EFDC+

环境流体力学代码增强版（EFDC+）是一个通用建模软件。模拟地表水系统（河，溪，湖，入海口，沿海水域和开阔海洋）的一维、二维和三维流动，运输和生物化学过程
佛吉尼亚海洋科学研究院开发了最初版EFDC软件，EFDC是一个公共领域建模软件，功能上相当于：
- POM/ECOM
- CH3D-WES
- TRIM/UNTRIM
- MIKE21/3
- Delft3D
EFDC+是DSI研发出的增强版和优化版

EFDC+特点综述

流体动力学
EFDC+ 是 EFDC 的最新增强版，EFDC 是最流行的 3D 流体动力学和水质模型之一。美国环境保护署 (EPA)将最初的 EFDC 描述为“一种最先进的流体动力学模型，可用于模拟一维、二维和三维的水生系统。在过去的二十年里，它已经发展成为世界上使用最广泛、技术上最可靠的流体动力学模型之一。” DSI 采用了 EFDC 的 EPA 版本并对其进行了极大的改进，创建了 EFDC+。自 1998 年以来，DSI 不断提升模型的流体动力学和稳定性，同时减少运行时间。
> 温度
水温是地表水最重要的物理特性之一，它影响密度效应和热效应对水质动力学和溶解度的影响。 EFDC+ 为您提供了一系列选项来准确模拟水柱中的表面热交换和太阳辐射衰减。多个计算蒸发选项可用于更好地代表您的系统。
> 盐度
盐度变化对河口分层的影响往往大于温度变化。在数百项研究中，EFDC+ 已被证明可以成功预测河流和河口对海洋盐度变化的响应，这些变化与淡水流入的季节性变化以及港口和航道加深等人类活动有关。
> 水工建筑物
要对实际物理条件进行逼真的模拟，您可能需要考虑人造结构，例如桥梁、闸门、涵洞、管道和/或堰。使用 EFDC+，您可以使用标准查找表方法模拟这些结构，或利用增强的 EFDC+ 功能，该功能使用典型水力结构的标准水力方程来计算每个时间步长的适当流量。

染料流过闸门。

> 内部风浪
EFDC+ 优于 EFDC 的 EPA 版本的一个优势是 EFDC+ 包含一个风浪子模型。这允许将时间和空间变化的波浪条件直接耦合到 EFDC+ 流体动力学。在您的 EFDC+ 模型中，您可以选择让这些条件仅影响河床剪应力，或者您也可以通过包含水柱上的辐射剪应力来模拟波浪产生的水流。
> 波浪行动
波浪作用会对流体动力学和沉积物运输产生重大影响。EFDC+ 可以链接到外部波浪建模结果，或者您可以在内部计算风力生成的波浪。
> 外波联动
EFDC+ 已得到增强，可以有效地链接到外部风力模型，例如 SWAN 模型输出。与内部风浪子模型一样，您可以选择包含或排除波浪生成的电流。

垂直分层选项
EFDC+ 可以用作 1 维、2 维或 3 维 (D) 流体动力学模型。对于 3D 模拟，支持两种不同的垂直分层方案，使您能够适当地表示系统的垂直结构。

10 层的分层选项：(0) Sigma 坐标，(1) SGZ 可变层，(2) SGZ 均匀层。

> Sigma-Zed 选项
一种称为 Sigma-Zed 方法 (SGZ) 的新垂直分层方法已开发并应用于 EFDC+ 模型，可减少水平压力梯度误差。Sigma-Zed 方法允许层数在模型域中变化。每个单元格可以使用不同数量的层，尽管该单元格中的层数随时间保持不变。这在计算上是高效的，现在被推荐为标准方法，确保大大提高准确性。

华盛顿湖模型（蓝色）和观测数据（红色）的温度垂直剖面图，显示了 SGZ 的应用。

> 西格玛坐标
无论水深如何，西格玛坐标 (SIG) 方法在模型域的任何地方都使用相同数量的垂直层。这是传统的 EFDC 方法，在大多数现代流体动力学建模代码中很常见，但是当您的系统具有相对于水平网格尺寸的陡坡床时，它会受到水平压力梯度误差的影响。这可以在右侧的图 2 中看到，它演示了如何使用 SIG 方法不真实地表示温跃层。
您可以在下图中比较 sigma 坐标和 Sigma-Zed 的分层选项。

使用 SIG 方法的华盛顿湖模型（蓝色）和数据（红色）温度的垂直剖面。

> 广义垂直坐标
EFDC+ 不再支持在 EFDC 的 EPA 版本中可用的通用垂直坐标 (GVC)。GVC 和 Sigma-Zed 方法相似，但 Sigma-Zed 方法产生的结果更准确，并且比类似配置的 GVC 模型快得多。尽管将 GVC 与 EFDC+ 一起使用没有任何优势，但 EE 继续为 EFDC_EPA 的用户支持 GVC 功能。

热建模
EFDC+ 已通过一系列热交换选项得到增强，在模拟复杂的热系统时为您提供更高的灵活性。
> 新的表面热交换选项
EFDC+ 有两个表面热交换选项，这两个选项都允许在空间和时间上改变表面热交换系数和消光系数。2008 年提供了一种平衡温度方法，随着 8.3 版的发布，EFDC+ 现在提供了一个新的全热交换选项。相比之下，除风效应外，标准 EFDC 版本仅允许时间和空间恒定的热交换系数。

核电站扩散器的热排放。

> 热耦合冰模型
EFDC+ 实施了一个强大的冰子模型，其中使用耦合热模型模拟了冰的形成和融化。此功能在其他版本的 EFDC 或其他环境流体动力学建模工具（如 MIKE3 或 DELFT3D）中不可用。
> 强制蒸发
强制蒸发被定义为由于排放加热的冷却水导致温度升高而导致接收水中的额外蒸发。联邦和州机构现在认为强制蒸发是热力发电厂的消耗性用途。EFDC+ 拥有必要的工具箱来提供强制蒸发的空间和时间评估。

螺旋桨清洗
EFDC+ 包含一个完全集成的 propwash 模块，该模块使用动态耦合到水体三维流体动力学的船舶信息、位置和速度来预测底部速度、床剪切和沉积物再悬浮。可选地，螺旋桨能量可以并入船后的三维流场中。EEMS propwash 模块适用于观察到船舶交通和相关 propwash 影响的受污染沉积物修复地点。此功能允许港口工程师进行更综合的螺旋桨清洗评估。在评估螺旋桨作用对地基或舱壁的影响以及港口维护疏浚时，这是必不可少的
> AIS数据
快速加载和处理来自美国政府支持机构（例如 MarineCadastre.gov）或商业运营商的自动识别系统 (AIS) 数据。AIS 依赖于船舶的海上移动服务身份 (MMSI) 代码，该代码可以与时间、位置、航向、航向和速度一起下载，以便轻松导入 EEMS。
> 船舶配置
从多个在线数据库加载船舶的物理特性，以使用每艘船舶的尺寸和吨位等信息填充 EEMS 船舶数据库。如果数据不可用，用户可以估计这些值并将这些值手动输入系统。通过这种方式，可以准确了解港口或水体中其他感兴趣区域的船舶运动。
> 沉积物和毒物完全耦合
在 EFDC+ 中实施的螺旋桨冲洗模块动态地将感兴趣的水体的流体动力网格表示与船舶路径、流体动力速度场计算、基于梅诺德（1990 年、2000 年）和哈米尔（2016 年）的组合的螺旋桨冲洗方法、模块用于底部剪切计算、侵蚀通量、沉积物输送和沉积物结合有毒物质输送。受污染的沉积物可能被夹带，然后被船舶交通引起的水流进一步运输。这意味着螺旋桨冲洗会影响受污染沉积物场地的清理，其中可能包括疏浚、封盖或就地处理的组合。

MV Walla Walla 在金斯敦渡轮码头造成的海床剪切应力

输沙
在解决沉积、冲刷和沉积、淹没水生植被 (SAV)、富营养化和有毒污染物输送等环境问题时，沉积过程对科学家和工程师很重要。可用于模拟床/水相互作用的两个选项是 EPA 版本的 EFDC 中使用的原始方法和使用 SEDFlume 数据的 SEDZLJ 方法。通过使用 SEDZLJ 方法，EFDC+ 在模拟这些多方面的环境问题方面提供了无与伦比的能力和多功能性。
> SEDZLJ输沙模型
SEDZLJ被认为是世界上最先进的输沙模型之一。SEDZLJ 由桑迪亚国家实验室 (SNL) 开发，使用沉积水槽数据来确定侵蚀率和临界剪切应力。与此重要工具的EFDC_SNL 版本相比，在 EFDC+ 中进行了广泛测试，提供了重要的增强功能和错误修复。主要改进包括 SEDZLJ 的多线程以实现更快的运行时间，以及 SEDZLJ 沉积物传输代码的扩展以用于有毒物质传输。

SEDZLJ形态模型中的总悬浮泥沙和泥沙床。

> 粘性和/或非粘性沉积物类别
EFDC+ 可以模拟任何大小级别的粘性和非粘性沉积物、非粘性床载、床冲刷、沉积和再悬浮的运输和归宿。这种灵活性使您能够解决从简单到复杂的系统沉积物传输问题。
> 床工艺
使用 EFDC+，您可以用单层或多层表示沉积床。多床层选项提供了在床层关系中建立自沉积时间以来的位置与垂直位置的能力。您还可以模拟床装甲，提供对系统中侵蚀和沉积性质的重要见解。
> 非粘性床载运输
EFDC+ 已将床载运输扩展到 SEDZLJ 模块，并更新了两种方法以确保质量平衡。
> 床形态学/流体动力学反馈
EFDC+ 支持具有水柱/沉积物床界面高程变化的床形态模拟。这些被纳入流体动力学连续性方程，为您提供无缝的形态动力学模拟，而无需链接到其他模型。

化学命运和运输
在世界许多地方，地表水和沉积物中的杀虫剂、重金属、多环芳烃、多氯联苯和其他有毒物质是一个严重的问题。EFDC+ 支持复杂的毒物建模功能，在高度精确的数值传输方案中提高了 3D 传输场的准确性。EFDC+ 为您提供了确定这些物质在水体和沉积床中的长期和短期浓度分布的工具。
> 单耦合模型
EFDC+ 为毒物建模提供了完全耦合的模拟，简化了模型的构建、校准和场景分析。无需生成和管理接口文件，减少链接文件错误。历史上，耦合模型一直被批评为太慢，但有了 EDFC+ 的多线程能力，这种批评不再适用。

使用 SEDZLJ 毒物子模型的非粘性沉积物床载中的萘。

> 污染物分离
使用 EFDC+，您一次可以模拟的有毒物质数量没有限制。每种有毒物质都可以单独使用 1-、2- 或 3-相分区，并具有可选的有机碳规格。
> SEDZLJ 毒物模型
SEDZLJ由桑迪亚国家实验室开发，是对先前模型的改进，因为它直接结合了特定地点的侵蚀率和剪切应力数据，同时保持了对床载和悬载的物理一致、统一处理。EFDC+ 通过 EFDC+ 强大的毒物模型扩展了 SEDZLJ 模型的沉积物输送能力。
> 腐烂和其他损失
除了大量毒性衰减外，EFDC+ 还能够模拟水柱和沉积物床中的生物降解以及水面的挥发。
> 非粘性床载运输
使用 EFDC+，您现在可以为原始沉积物传输模块和 SEDZLJ 模块模拟由于床载引起的有毒物质传输。

富营养化与水质
人类活动增加了地表水体中的养分含量，导致严重的藻类大量繁殖，降低溶解氧，并经常杀死鱼类和其他生物。为了更好地了解众多因素对您的生态系统的影响并支持做出明智的缓解决策，EFDC+ 为您提供了从简单到复杂的一系列工具，所有工具都在一个耦合模型中。
> 全富营养化模块
EFDC+ 包括一个完整的富营养化水质模块，具有无限的浮游植物和浮游动物群，让您拥有巨大的灵活性和控制力。该模型模拟水质参数的空间和时间分布，包括溶解氧、悬浮藻类、碳、氮、磷和二氧化硅循环的各种成分、水生细菌和有根植物。

佛罗里达州 Caloosahatchee 河口的垂直剖面，显示叶绿素 a 浓度在纵向和垂直方向上的时间变化。

> 无限的藻类
EFDC+ 富营养化模块已经过重构和增强，可以定义一般的浮游植物群。基于他们的水生生态系统概念模型，用户现在可以模拟无限数量的藻类和附生生物群。每组分配不同的沉降、半饱和常数、营养素摄取率等。
> 无限的浮游动物群
作为控制藻类和细菌种群的食草动物，浮游动物在水体营养动态中起着重要作用。因此，浮游动物动力学模块已在 EDFC+ 10.3 版中实施，主要基于 Cerco 和 Noel (2004) 中提供的公式。该模型定义了一个通用组来模拟无限数量的浮游动物组。
> 沉积物成岩作用
为了增强模型对水质参数的预测能力，以及模拟水质条件随养分负荷变化而发生的长期变化，EFDC+ 将沉积物过程模型与水质模型相结合。增强型 EFDC+ 沉积物成岩模块最初是由 DiToro 为切萨皮克湾模型开发的，它模拟了 27 个状态变量。该模块预测沉积物和水柱之间的营养物通量。
> 水生植物
EFDC+ 中的有根植物和附生植物模块 (RPEM) 模拟沉水水生植被 (SAV)，通常在许多河流和湖泊的岸边观察到。在本模块中，您可以选择将水和沉积物养分与水生植被的生长和腐烂联系起来。除了模拟 SAV 之外，该模块还可以模拟植物上生长的附生植物，这对于准确评估湿地的养分吸收至关重要。

粒子追踪
EFDC+ 添加了一个强大的拉格朗日粒子跟踪 (LPT) 模块，允许您进行混合研究、跟踪释放/排放和模拟漏油。您可以模拟任意数量的粒子组，每个粒子组都有自己的属性和任意数量的粒子。LPT 子模型有两个主要的计算选项，一个用于跟踪零质量粒子（传统粒子跟踪方法），另一个用于溢油模拟。

按深度着色的粒子运动。

> 粒子追踪模拟
当使用 EFDC+ 模拟零质量粒子时，您可以选择将粒子定义为固定深度处的常数，或在具有可选沉降/上升的全 3D 模式下定义。粒子运动可以与 EFDC+ 的水平和/或垂直扩散系数或用户指定的扩散系数相关联。您还可以为粒子运动添加随机游走选项。
> 溢油建模
您还可以使用 LPT 子模型来模拟漏油。使用此选项，EFDC+ 允许您定义石油的总排放量、石油特性（例如上升/下降速度）以及损失项（例如蒸发和生物降解）。这个强大的子模型为开发应急响应模拟以及分析历史泄漏的命运和运输提供了支持。

MPI/OMP 混合多线程
EFDC+ 已经过优化，可以应用基于英特尔消息传递接口 (MPI) 的域分解方法。凭借此功能，EFDC+ 可以以前所未有的速度跨大型集群系统以及多核台式计算机运行。带有 OMP 的 EFDC+ 通常在六核处理器上产生的运行时间比传统的单线程 EFDC 模型快 4 倍。对大型领域模型（500K 单元）的测试表明，这种新的混合 MPI/OMP 方法使用 32 个计算核心实现了近 17 倍的加速。使用在 Amazon Web Services (AWS) 上配置的集群，进行了强大的扩展研究，结果在使用 96 个计算核心时实现了近 25 倍的加速。
总的来说，使用 MPI 的域分解方法提供了跨集群运行的能力，并且与以前版本的 EFDC+ 相比，性能得到了显着提高。

EFDC+ 的混合 MPI/OMP 域分解概述。

EFDC+ 加速和花费在通信上的总计算时间相对于所用核心数的比例。

附加功能
EFDC+ 得到了增强，远远超出了最初的 EPA EFDC 代码。除了其他部分提到的增强功能外，DSI 还进行了进一步的改进以满足用户和项目的需求，包括以下内容。
> 动态内存分配
虽然其他版本的 EFDC 需要为每个新模型重新编译源代码，但 EFDC+ 的动态内存分配允许您在建模应用程序之间使用相同的可执行文件而无需重新编译。这有助于防止意外的数组覆盖错误，并为源代码提供更多的可追溯性。可以在此处找到有关动态内存分配的更多详细信息。
> 海洋流体动力学
为了在河流、潮汐通道、洋流和其他水体中安装和运行涡轮机和波浪能转换器，EFDC+ 完全结合了海洋流体动力学 (MHK) 模块来模拟它们的位置和潜在影响。基于桑迪亚国家实验室修改后的 EFDC 代码，此 EFDC+ 模块已扩展为可与新的 Sigma-Zed 垂直分层方案一起使用。

MHK 设备被移动到用于流体动力发电的位置。

> NetCDF 格式化输出
EFDC+ 已升级，允许导出根据 netCDF-CF （netCDF-气候和预测）惯例格式化的模型结果。此次升级使 EFDC+ 输出可以直接读取并显示在 Web 服务器上，支持实时模型。
> 子域的连接
EFDC+ 现在可以在 IJ 空间中使用具有两个或多个断开连接的子域的网格。因此，EFDC+ 可以沿着单元上的 EW 面以及 NS 面连接子域。这使得复杂网格配置的开发能够满足复杂物理域的要求。
> 双向边界流
EFDC+ 现在可以使用取水-回流和水力结构边界条件处理双向流动。

EFDC的应用

EFDC在全世界被广泛应用。这主要是因为:
强大的计算引擎，为开发提供了良好测试的基础并提供源代码；
EFDC被全世界的监管机构广泛接受；
美国环境保护署 (USEPA) 是EDFC早期使用者并支持EFDC的发展。USEPA仍然推荐EFDC用于不同类型的研究。美国国家机构采用EFDC用于常规水质管理；
中国环境法规目前已经出版了支持EFDC使用的指南；
全世界的研究人员都使用EFDC进行研究，并扩展源代码的功能来满足他们的研究目标。

美国西雅图，华盛顿湖模型案例

EFDC+ Explorer

一个图形用户界面 (GUI)，提供范围广泛的预处理和后处理工具，以协助开发、校准和分析 EFDC+ 模型。环境流体动力学代码的前处理器和后处理器。

方便使用的

我们的图形用户界面 (GUI)、EFDC+ Explorer (EE) 在设计时充分考虑了最终用户。我们知道让任何版本的 EFDC 更易于使用对科学界都是有益的，因此我们创建了 EE 以使 EFDC 建模过程更顺畅和高效。EE 使建模者无需花费数百小时进行繁琐的数据输入和文本文件编辑。此外，您将不再需要广泛的编程知识或 FORTRAN 编译器。EE 为构建模型提供了一个简单的分步过程。

更高效

在 EE 之前，如果您想使用任何版本的 EFDC 创建流体动力学模型，您将需要一到两年的时间来创建、编辑、运行和校准模型。现在，借助 EE 的输入工具、计算效率、一致性检查、改进的处理速度和整体可用性改进，您只需一到两个月就可以拥有一个可行的复杂模型！

创建模型的速度提高 10 倍！。

完全支持

世界各地都使用环境流体动力学模型来预测和分析环境事件、解决法律纠纷、可视化有毒污染并为复杂的科学问题提供解决方案。面对如此多的风险，EEMS 在维护和支持软件方面坚持高标准。在开发过程中，EEMS 通过更快的处理速度、更多的分析工具、新的子模型和错误修复改进建模系统。对于每个版本，EEMS 都会继续改进和更新以满足社区的需求。

EFDC+ Explorer 特点综述

网格初始化
EFDC_Explorer (EE) 使快速生成笛卡尔网格或从各种第三方工具和替代建模系统导入网格成为可能。这使您可以快速构建和修改用于 EEMS 模型的网格。

悉尼海港网格在 CVLGrid 中构建并加载到 EE 中。

> Grid+ & CVLGrid 导入
Grid+ 是 EEMS 的曲线正交网格生成工具，旨在为 EFDC+ 创建和编辑网格，尽管它也适用于任何其他使用曲线网格的 2D 建模工具。EE 已经过优化，可以导入 Grid+ 文件并快速生成 EFDC+ 模型。Grid+ 正在取代 CVLGrid 作为我们的网格生成器。
> 创建笛卡尔网格
EE 生成具有均匀网格间距或可变网格间距的笛卡尔网格。您可以通过定义域范围和网格间隔轻松生成矩形模型域。可以使用海岸线文件在 EE 中指定更复杂的模型域。EE 快速简便的模型生成工具可在模型开发的早期阶段实现快速网格分辨率测试。
> 导入第三方曲线网格
EE 能够导入由第三方实用程序生成的复杂曲线模型，例如 Delft RGFGrid 格式文件（即 GRD 文件）、Grid95 和 SEAGrid，以及任何通用的基于单元格的节点坐标文件。这意味着您可以利用项目中的现有工作，而无需返回并从头开始。
> 导入其他模型网格
EE 允许您从各种流体动力学模型（例如 CH3D-WES、CH3D-IMS、ECOMSED 和早期版本的 EFDC）中快速导入网格。EE 还可以导入具有多个子域的网格，包括可以使用 EFDC+ N/S 和/或 E/W 单元格连接进行连接的断开连接的子域。

模块激活
EFDC+ 模型的完全耦合特性具有不需要外部链接到其他子模型或可执行文件的巨大优势，因此简化了复杂的模拟。所有计算均在 EFDC+ 代码内部进行，该代码包含所有子模型，包括流体动力学、风生波、温度、盐度、染料、沉积物输送、毒物、水质等。为了简化对这些广泛选项的管理，EE 允许您在一个位置打开和关闭每个模块，如下所示。只有当您打开给定模块时，才会显示相应的选项。这使得在逻辑上按部就班地构建模型变得更加容易，并使 GUI 保持有序和简洁。

EE GUI 中的活动模块设置。

> 默认参数
EE 通过使用常用的默认参数自动初始化 EFDC+ 参数和设置，为您节省了大量时间。例如，只需打开水质子模型，即可初始化数百个水质参数。然后，您可以根据研究需要修改这些内容。
EE 还提供了从现有模型加载默认参数的选项。

初始条件设置
EE 提供了用于在每个 EFDC+ 子模型中设置初始条件 (IC) 的工具，具有用户友好且直观的界面。使用此工具，您可以从各种常见文件格式导入，然后编辑数据、插入稀疏数据、在用户指定的区域应用数据和/或将密集数据平均化到模型单元中。

> 水柱
EE 允许您为水柱设置恒定或水平和/或垂直变化的初始条件。然后，您可以在 2D 平面图或剖面图中查看这些 IC，从而对每个特定子模型进行简单快速的 IC 质量控制。
通过简单的点击式手动编辑单元 IC 或在用户定义的多边形内对 IC 进行分组编辑来优化您的模型。

EE 中溶解氧的剖面图。

> 沉积床
EE 凭借其强大的沉积物床初始化功能，可以轻松构建沉积物传输模型。可以在几秒钟内设置恒定或水平和/或垂直变化的 IC。
沉积岩芯编辑工具允许您查看每个岩芯的粒度分布图和 d50、创建和删除岩芯，然后自动构建模型的沉积床。

沉积床编辑器和床芯粒度。

边界条件设置
EFDC_Explorer (EE) 为您提供强大的工具，用于定义和编辑流量、压力/潮汐边界、水力结构、回流和喷射羽流的模型边界条件 (BC)。广泛的谐波潮汐生成功能可用于创建开放边界时间序列。这些选项使您可以轻松构建、修改和评估 BC。

> 构建强制系列
为了支持构建设置边界条件所需的各种时间序列文件，EE 具有强大且多功能的时间序列编辑和查看工具。您可以导入各种文件格式并管理复杂的数据集，包括多种沉积物、有毒物质或水质等级。
例如，左图显示了用于开发水力结构力的 EE 时间序列编辑器界面。此选项使用查找表来查找扬程与流量。

用于构建强迫序列的时间序列编辑器。

> 将力系列链接到模型网格
使用 EE 中的 2D 地图视图，您可以轻松查看、编辑和/或创建边界条件并将它们链接到给定的力系列。每种边界条件类型都有一个设计独特的 GUI 编辑器，带有一系列定制工具，可以轻松快速地构建和编辑边界条件。
此外，EE 还提供了一个全球 BC 列表，其中显示了所有 BC 以及与之相关的强迫系列。这些工具使识别模型设置问题和执行质量控制活动变得容易。

在 EE 中为模型定义的边界条件。

模型参数设置
EE 用于设置关键 EFDC+ 参数的强大 GUI 使模型设置和校准比以往任何时候都更容易。大量的错误检查功能和屏幕工具提示可帮助您为模拟设置适当的值，而无需经常参考用户指南。
> 时序参数
EE 允许您轻松设置模型运行的开始和结束时间，并提供建议时间步长的帮助。在 EE 中简化了使用 Julian 和 Calendar 日期设置动态时间步长和管理模型时间。

EE 中的模型时序设置 GUI。

> 流体力学
带有通用设置和值的 EE 模板为湍流扩散和垂直涡流粘度提供了默认的湍流选项，因此您可以快速运行模型。
> 输沙
对于沉积物传输建模，EE 提供了两种方法来模拟冲刷/沉积过程的侵蚀率：EFDC+ 原始沉积物传输方法和 SEDFlume 数据（即 SEDZLJ）方法。两者都允许在有和没有床载的情况下进行粘性和非粘性运输。您可以选择使用床冲刷/沉积过程的流体动力学反馈进行形态分析。EE 的工具可帮助您设置参数，包括床过程计算器、指南和工具提示。
> 有毒物质
EFDC+ 支持多种不同的吸附选项，用于模拟有毒物质，作为沉积物传输模拟的一部分，包括 1、2 和 3 相分配。EE 使使用 EFDC+ 模拟任意数量的有毒成分变得容易，并帮助您在众多可用选项中进行选择。
> 风浪
EE 支持在 EFDC+ 中设置内部和外部波子模型。对于内部波建模，EE 会使用适当的值自动初始化波参数和选项。对于外部波浪选项，EE 可以轻松地将第三方波浪模型的结果导入 EFDC+。如果您使用的是 SWAN，EE 有许多特定于 SWAN 的工具来帮助构建 SWAN 模型和导入 SWAN 模型结果。
> 动力学
在开发水质模型时，EE 提供了开启完整沉积物成岩作用和/或淹没水生植被 (SAV) 的选项。EFDC+ 中的 SAV 子模型被称为有根植物和附生植物模型 (RPEM)。
完整的 EFDC+ 水质模型需要用户设置数百个动力学值和选项。创建新模型时，EE 通过自动分配默认值使这个过程变得快速和容易。初始化后，您可以在校准过程中根据需要轻松调整这些值。
> 传播热量
您可以使用 EE 界面设置大气数据系列和表面/床热传递参数，以及为多个气象站分配逐个单元的权重。许多表面热交换选项，包括多种蒸发选项，可满足您的项目需求。此外，EE 提供的默认冰计算设置有助于热耦合冰建模。

模型设置质量控制
EE 通过通知您可能导致模型配置不当的设置来简化 EFDC+ 模型的创建并最大限度地减少错误。EE 在模型运行之前执行数百次质量控制 (QC) 检查并维护错误状态窗口，使您可以查看和跟踪报告的问题。
> 初始条件的可视化
您可以在 2D 平面视图和/或 3D 中查看每个空间相关的初始条件 (IC)，以快速识别模型配置中的潜在问题或不一致。
> 评估模型指标
EE 对数据、初始条件和模型设置执行数百项重要检查。例如，EE 将检查强迫是否正确链接到边界单元格，以及时间序列的所有开始和结束时间是否涵盖整个运行周期。
> 完整性检查
CFL 时间步长、Courant 数、正交偏差和许多其他关键模型指标可能会显示在 2D 平面图中。EE 有助于查看时变指标和固定指标，以确保正确配置模型。

奥基乔比湖的 CFL 时间步长。

空间分析
EE 具有强大的 2D 和 3D 可视化功能，可用于模型预处理和后处理。您可以查看任何水柱成分、沉积床成分/特性或边界条件的初始条件和/或模型结果。使用缩放和平移工具，可以根据任何空间比例和视角显示这些内容。每个显示选项都有多个子选项，可让您更好地理解和展示模型在实际物理条件下的行为，支持工程师、科学家和监管机构做出明智的决策。
> 3D可视化
EE 具有令人印象深刻的 3D 可视化功能，包括通过 X、Y 或 Z 平面的切片、用户配置的参数值的消隐、飞行等等。
在所示示例中，华盛顿湖模型沿 I 轴在单个时间快照中被消隐，以可视化该垂直分层系统中的温度分布。高质量的可视化效果可帮助您专业地呈现和报告模型结果。

华盛顿湖的 3D 切片（点击动画）。

> 水平切片
使用域的 2D 地图视图，您可以按层或特定深度或高程查看模型。按层查看时，您可以选择按深度平均或按每个垂直层单独查看参数。左图显示了底部模型层中溶解氧的示例。

通过模型的 DO 水平切片（点击放大）。

> 垂直剖面
在为水柱中分层的水体开发模型时，垂直剖面图是校准和分析的基本要素。使用 EE，您可以快速生成这些图，并在同一图上显示一个或多个位置。

温度的垂直分布。

> 垂直切片
EE 支持显示垂直剖面切片或通过模型域切割的横截面，以显示大多数参数，例如速度、沉积物或溶解氧。该垂直切片可以沿着任何 I 轴或 J 轴，也可以遵循用户定义的模型路径。这使您可以随时间对模型性能进行详细分析。

穿过米德湖模型域的垂直温度切片。

> 纵向剖面
EE 提供强大的功能来提取和显示二维地图视图中任何参数的纵向剖面图。这些类似于垂直切片，但会针对任何给定参数沿着剖面为任何图层或图层组合生成 XY 线图。

纵向剖面图显示水域和河岸高程（点击放大）。

时间分析
EE 的时间分析工具使您能够可视化模型变量的行为，并将其与随时间推移观察到的数据集进行比较。时间序列图、动画和残差图可帮助您确定浓度如何随时间变化以及它们如何与您的校准目标保持一致。
> 时间序列
EE 的时间序列图允许您比较模拟数据和观察数据随时间的变化，并清楚地说明历史趋势。

小弓河的观测温度数据（红色）和模型输出（蓝色）的时间序列图。

> 动画
EE 具有强大的 3D 可视化功能，包括通过 X、Y 或 Z 平面的切片动画、用户配置的参数值消隐、飞行路径等等。
例如，右侧的动画显示了 EFDC+ 模拟的热羽流，该热羽流由核电站的直流冷却系统释放产生。

热羽流释放的动画。

> 时间平均结果/残差字段
通过生成残余流场（用户定义的、时间块平均场），EE 帮助您可视化长期模型结果，而没有潮汐信号或其他时间边界强迫等短期影响的“噪音” . 通过消除短期影响，您可以更轻松地可视化和解释水体中发生的长期过程。这些结果也可以动画化。
左侧的河口模型显示了针对给定小时数（在本例中为 24 小时）的平均周期计算的盐度的单个快照，流向叠加在顶部。
此功能极大地有助于潮汐系统的分析。

使用 EE 中的平均质量传输特征的时间平均盐度。

模型与模型的比较
在 EE 的 2DH 视图中，可以通过从“基本”模型中减去“比较”模型来直观地比较两个模型的初始条件和模型结果。对于情景分析或项目前后影响分析，这是一个非常有用的功能。这些模型的网格不需要完全相同；他们只需要水平重叠即可进行比较。查看模型在空间和时间上的差异可以让您快速有效地比较两个模型运行。

> 水柱
对于任何水柱参数，EE 允许您比较不同的 EFDC+ 模型运行。例如，一个模型运行中的溶解氧浓度可以从另一个运行中的溶解氧浓度中减去，差异显示在平面图中。对于速度矢量图，无论是按层还是按深度平均，EE 都可以同时显示两个模型矢量。

> 沉积床
EE 允许您比较模型之间的沉积床条件、床剪切应力和冲刷/沉积。这有助于查看计划中的工程结构对水体的影响；EE 可以清楚地显示项目前和项目后模型运行之间的差异。

两种模型场景的床剪应力比较：有和没有拟议的跑道延伸。

模型校准
EE 旨在快速生成模型到数据比较和模型结果统计的报告质量图。EE 为您提供了将适当的模型单元和层链接到每个特定数据集的工具。然后将这些链接保存在模型配置文件中，以供任何后续模型运行使用。您可以禁用或启用每个链接以仅报告当前校准阶段所需的内容。您可以随时手动运行这些工具中的每一个，也可以将 EE 配置为在运行结束时自动生成这些图和统计数据。

> 时间序列图
您可以配置时间序列比较图以将观察到的数据链接到预测的模型值。此处的示例显示了观察到的温度数据与使用 EFDC+ 建模的模拟温度的比较。

使用 EFDC 进行河流建模的模型温度（蓝色）和数据（红色）。

> 校准统计
EE 可以为每个配置的站自动生成范围广泛的统计指标，例如：平均误差、相对误差、平均绝对误差、均方根误差和 Nash-Sutcliffe 系数。使用 EE，您可以以摘要格式输出这些指标，这些格式可以轻松导入到 Excel 或 Word 中以用于报告目的。

> 邮轮地块
对于旧金山湾和三角洲等大型水体，数据通常是从一艘移动的船只或“游轮”中定期收集的。这会产生一个数据集，该数据集对于单个“巡航”在空间和时间上是可变的。EE 可以通过定义与水体采样数据横断面相对应的“巡航线”，为您提供这些数据与模型结果的直观比较。为了创建这样的 Cruise Plot，EE 在特定的数据收集时间从用户定义的线中提取模型数据，并将此信息与测量数据进行比较。

圣巴勃罗湾的游轮地块。

> 垂直剖面图
垂直剖面图对于开发水柱中存在显着分层的校准模型至关重要。EE 可以显示建模数据和观察数据之间的比较，每个页面上都有多个模型数据垂直剖面。

温度的垂直剖面图。

> 相关图
EE 可以绘制模型和测量数据之间的相关性，可选择在每个图上显示相关系数和其他统计数据。水面高程的模型-数据相关图比较示例如下所示，x 轴显示观测数据，y 轴显示模型结果。

> 通量图
提供的通量比较工具可帮助您校准用户定义的横截面上的流量或成分通量。可以使用任意数量的横截面来生成测量流量和建模流量之间的时间序列比较。

专门的后处理工具
EFDC_Explorer (EE)提供了许多专门的工具来帮助您对模型的输出进行后处理。其中包括量化鱼类和其他水生生物栖息地的工具，以及量化受热水对蒸发影响的强制蒸发工具。

> 具有关键限制时间序列的生境分析
栖息地模型专为各种规划应用而设计，其中栖息地信息是决策过程中的重要考虑因素。EEMS 现在支持临界限值时间序列栖息地分析。您现在可以选择为关键限值定义最多五个不同的参数，这些参数是从当前在 EE 中激活的任何参数中选择的。时间序列图显示了速度以及符合标准的体积和面积的复合时间序列。

淡水鱼通常占据复杂的栖息地，水深和流速变化迅速。

> 河道流量增量法生境适宜性分析
Instream Flow Incremental Method (IFIM) 模型提供了一种客观的、可量化的方法，通过测量每个栖息地变量在各个生命阶段满足物种栖息地要求的程度，来评估研究区域内给定水生物种的现有栖息地条件。IFIM 是世界上使用最广泛的工具之一，用于评估流量操纵对河流栖息地的影响。美国环境保护署 (EPA) 将 IFIM 描述为最先进的工具。IFIM 的一个主要组成部分是称为物理栖息地模拟模型 (PHABSIM) 的计算机模型的集合，它结合了水文学、河流形态和微生境偏好来确定河流流量和栖息地可用性之间的关系。借助 EE 的专业后处理工具，EEMS 现在可用作高度先进的 3D PHABSIM。

江鳕鱼类的加权可用面积与排放量

> 强制蒸发
强制蒸发被定义为由于排放加热的冷却水导致温度升高而导致接收水中的额外蒸发。联邦和州机构目前认为强制蒸发是热电厂的消耗性用途。EE 现在为您提供了一个工具箱来提供强制蒸发的空间和时间评估。

Grid+

EFDC 的曲线网格生成器

什么是Grid+？

Grid+是新一代的网格构建工具。这个新工具取代了我们长期运行的网格构建工具 CVLGrid。Grid+ 旨在使网格构建过程快速、直观且足够强大，即使是最具挑战性的水体。它完全集成到 EEMS 中，允许用户在网格构建和运行模型之间无缝移动。

在 Grid+ 中查看的纽约港模型

快速构建复杂网格
Grid+ 可用于生成非常复杂的网格（例如亚马逊河和圣华金-萨克拉门托河三角洲），以及超过 50 万个单元格的非常大的网格。

针对 EE 和 EFDC 进行了优化
虽然我们的网格构建工具可以单独使用，但它已针对与 EE 一起使用进行了优化，并且可以从 EE GUI 中打开。该工具专为 EFDC+ 设计，允许直接从 Grid+ 界面创建模型输入文件。此外，与 CVLGrid 不同，Grid+ 拥有在线背景地图、改进的正交化例程以及下载在线测深数据的能力

为其他流行模型构建网格
EFDC+ 和其他流体动力学模型（例如 ECOM、CH3D 和 DELFT3D）都需要 2D 曲线正交或笛卡尔网格。Grid+ 是支持快速有效地构建这些网格的理想工具。

网格建筑
EFDC+ 和其他流体动力学模型（例如 ECOM、CH3D 和 DELFT3D）都需要 2D 曲线正交或笛卡尔网格。Grid+ 被设计为支持快速有效地构建这些网格的工具。Grid+ 可用于生成非常复杂的网格（例如下面的圣华金-萨克拉门托河三角洲）和非常大的网格（>500,000 个单元格）。Grid+ 是我们继 CVLGrid 之后的下一代工具，具有许多功能，可以让用户更高效地构建网格，包括创建矩形和径向网格形式，以及众多快捷键。
> 背景图像
为了使构建网格尽可能简单和具有物理代表性，Grid+ 显示动态在线背景地图。可以使用不同的地图并使用纬度/经度坐标进行投影。对于那些离线工作的人，Grid+ 提供加载背景位图图像的选项，包括地理参考的 Google 地球图像，以显示模型域的地图。

Grid+ 中的萨克拉门托-圣华金河三角洲。

> 针对 EFDC 进行了优化
因为所有 EFDC 模型都需要 2D 曲线正交网格，所以此网格构建工具已针对与 EFDC+、EFDC_EPA 和 EFDC_Hydro 一起使用进行了优化。使用 EE 建模系统 (EEMS) 时，Grid+ 是系统的集成部分这一事实使网格构建过程更快，并允许您轻松迭代和进行编辑。
> 网格创建工具
显示背景图像和覆盖文件后，Grid+ 提供了一系列工具来创建网格。使用地理参考数据，您可以构建一系列离散块，然后依次将它们连接起来，构建您的网格。网格分辨率、IJ 方向、正交性等都可以根据需要进行迭代。您会发现广泛的撤消/重做功能在网格构建过程中非常有用。
> 网格/模型导入工具
Grid+ 允许您从现有模型导入网格，包括几乎所有遗留 EFDC 模型、ECOM 和 CH3D 模型。导入后，您可以编辑和细化网格并将修改后的网格保存为新的 EFDC+ 模型或以 Grid+ 原生的网格格式保存。
> 叠加工具
您可以导入、导出和编辑各种第三方覆盖和陆地边界文件，以帮助可视化您的模型域并在网格构建/编辑过程中为您提供指导。
RGF Grid、AutoCad DXF 文件和 ESRI Shape 文件是一些受支持的第三方文件。

网格编辑
对于流体动力学建模者，Grid+ 提供了许多支持迭代网格构建过程的省时功能。在将现有的 EFDC 网格或第三方模型网格构建或加载到 Grid+ 中后，提供了范围广泛的网格编辑工具，使您可以细化、平滑、伸缩和拟合模型域的边界。然后您可以保存您的网格并将其直接加载到 EE 中或将其导出到另一个建模工具以构建最终模型。
> 维护 I, J 映射
Grid+ 的一个重要特性是能够导入现有的 EFDC+ 模型网格，对网格进行小的更改，然后将整个模型写回。如果您的更改不改变模型的最大 I 或最大 J（在 EFDC+ 中称为 IC 和 JC 变量），则此功能可用。这使您可以快速迭代地改进正交化或对陆地边界的拟合，而无需在每次进行编辑时都生成新模型。

使用 CVLGrid 构建的 Amazon River 网格。

> 导入网格
Grid+ 从一系列其他模型和格式中导入 2D 曲线正交网格。导入后，您可以显示模型的各种属性，例如正交偏差、单元格大小和坐标。
> 编辑网格
您可以使用范围广泛的工具来完全控制模型网格，这些工具用于添加、删除和停用单元格、移动网格节点、网格粗化、细化、正则化、伸缩、拟合边界等。
> 导出网格
Grid+ 允许您导出网格以直接由 EFDC+ 运行或将其加载到 EFDC_Explorer (EE) 并从那里进一步配置它。您还可以将网格导出为许多公认的网格格式，以便在其他建模工具中使用。

连接网格
对于复杂的河流模型，模型域通常过于复杂，无法创建一个能够准确表示整个水体的网格。在这种情况下，您可能必须创建多个网格并将它们连接成一个网格。这可以通过 Grid+ 顺利完成。
> 构建模块化网格
要构建复杂的网格，您可能需要创建许多小网格，然后以模块化方式将它们连接在一起。Grid+ 旨在通过将每个子网格保存在单独的文件中并允许您根据需要打开、关闭、显示或隐藏每个网格来促进此过程。

加载两个网格然后将它们连接起来形成一个新网格的示例。

> 拆分网格
Grid+ 还允许您拆分现有的网格，以便您可以在再次加入之前编辑或优化某些部分。

正交化
构建准确模拟您的域的网格的一个关键因素是网格的正交性。Grid+ 允许您快速轻松地减少整个域或域的子部分的正交偏差。
> 全局正交化
使用 Grid+，您只需按一下按钮即可改善整个模型域的正交性，从而在网格定制过程中节省大量时间。
您可以在左侧所示的示例中看到这一点，其中网格通过一个简单的步骤从平均正交偏差 7.43 转换为 0.25。

网格的全局正交化演示。

> 局部正交化
Grid+ 还具有提高特定用户定义区域内网格正交性的能力。Grid+ 应用了多种优化工具，其中一些与 RGFGrid 的类似。这些中的每一个都将帮助您创建一个计算合理的网格。

为什么选择EEMS？

EEMS具有效率，准确性和用户友好性等特点，因此是美国和其他国家/地区许多主要环境组织的水资源建模的首选软件。

效率

EEMS 的设计考虑了最终用户。我们的 GUI 消除了数周至数月的工作以确定需要哪些输入文件、文件格式以及如何发布过程模型结果。EFDC+ 允许用户访问多核系统、现场集群或基于云的高性能计算 (HPC) 集群的全部计算能力，以比以往更快的速度运行模拟。这节省了资源，并使建模者能够充满信心地寻求解决方案。

准确性

EEMS 的专家从早期开发开始就一直在研究环境流体动力学规范 (EFDC)，并亲身体验了它的问题。EEMS 知道准确性对您的项目至关重要，因此 EEMS的 EFDC (EFDC+) 版本已进行重大更新，以提供稳健、准确和稳定的模型结果。我们不断提高 EEMS 的能力，以响应我们社区的需求

发展重点

EEMS 从一开始就明白，建模工具必须不断发展以适应建模社区的需求。在开发过程中，EEMS 提高了处理速度、扩展了功能、改进了计算并实施了错误修复。对于每个版本，EEMS 都会根据用户输入不断改进和更新特性和功能。

系统需求

最低要求:
操作系统： 64 位 Windows 操作系统。 Windows 10 和 Windows Server (2012-2019)。请注意，不再支持 Windows 7 8 和 8.1。
目标框架： .NetFramework v4.7.2
CPU：Any modern x86-64 or AMD64 CPU
内存： 4GiB DDR4

EEMS 12.1—环境流体动力模式系统 软件试用 获取报价