EEMS 12.1(EFDC+ Explorer 12.1.0 and Grid+ 1.2)

S是领先的建模系统,旨在为用户提供在工程过程中用于流体动力学、沉积物传输、有毒物质传输和富营养化的建模方面的功能和工具,它为用户提供先进的地表水建模引擎和丰富的组件,准确稳定模拟水生系统,也提供完整的预处理以及后处理工具,更好的完成模型的分析和处理操作,专注于解决环境工程问题,提高效率,将原本要耗费大量人工和资源以及时间的工作最大限度压缩,并提供准确性,处理速度快,也提供更多扩展能力。

功能特色

一、网格初始化
EFDC_Explorer (EE) 可以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。这使您可以快速构建和修改网格以用于 EEMS 模型。
1、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 经过优化,可导入 Grid+ 文件并快速生成 EFDC+ 模型。Grid+ 正在取代 CVLGrid 成为我们的电网生成器。
2、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。通过定义域范围和格网间隔,可以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 的快速简便的模型生成工具可在模型开发的早期阶段进行快速网格分辨率测试。
3、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,而不必返回并从头开始。
4、导入其他模型网格
EE 允许您从各种流体动力学模型(如 CH3D-WES、CH3D-IMS、ECOMSED 和 EFDC 的早期版本)快速导入网格。EE 还可以导入具有多个子域的网格,包括可使用 EFDC+ N/S 和/或 E/W 单元连接连接的断开连接的子域。
二、模块激活
EFDC+ 模型的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,从而简化了复杂的仿真。所有计算均在 EFDC+ 代码中内部进行,其中包含所有子模型,包括流体动力学、风产生的波浪、温度、盐度、染料、沉积物运输、有毒物质、水质等。为了便于管理这些广泛的选项,EE 允许您在一个位置打开和关闭每个模块,如下所示。仅当您打开给定模块时,才会显示相应的选项。这使得在逻辑、分步过程中构建模型变得更加容易,并使 GUI 保持有序和简洁。
1、默认参数
EE 使用常用的默认参数自动初始化 EFDC+ 参数和设置,从而为您节省大量时间。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,您可以根据研究的需要修改这些内容。
EE 还提供了从现有模型加载默认参数的选项。
三、初始条件设置
EE 提供了用于设置每个 EFDC+ 子模型中的初始条件 (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、插值稀疏数据、在用户指定区域中应用数据和/或将平均密集数据应用到模型单元中。
1、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,从而对每个特定子型号进行简单快速的 IC 质量控制。
通过简单的点击式手动编辑单元 IC 来优化模型,或在用户定义的多边形中对 IC 进行分组编辑。
2、沉积物床
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输运模型。恒定或水平和/或垂直变化的IC可以在几秒钟内完成设置。
沉积物岩心编辑工具允许您查看每个岩心的粒度分布图和 d50,创建和删除岩心,然后自动构建模型的沉积物床。
四、边界条件设置
EFDC_Explorer (EE) 为您提供了强大的工具,用于定义和编辑流量、压力/潮汐边界、水力结构、抽水/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。通过这些选项,您可以轻松构建、修改和评估 BC。
1、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,包括多个沉积物、有毒物质或水质等级。
2、将强制序列链接到模型网格
借助 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,并将其链接到给定的强制序列。每种边界条件类型都有一个设计独特的 GUI 编辑器,其中包含一系列自定义工具,使构建和编辑边界条件变得简单快捷。
此外,EE 还提供了一个全局 BC 列表,显示所有 BC 以及链接到它们的强制系列。这些工具可以轻松识别模型设置问题并执行质量控制活动。
五、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。丰富的错误检查功能和屏幕上的工具提示可帮助您为仿真设置适当的值,而无需经常参考用户指南。
1、时序参数
EE 允许您轻松设置模型运行开始和结束时间,并提供建议时间步长的帮助。在 EE 中简化了使用儒略日期和日历日期设置动态时间步长和管理模型时间的过程。
2、流体力学
EE 的模板具有通用设置和值,为湍流扩散和垂直涡流粘度提供了默认湍流选项,因此您可以快速运行模型。
3、沉积物输送
对于沉积物输运建模,EE 提供了两种方法来模拟冲刷/沉积过程的侵蚀速率:EFDC+ 原始沉积物输运方法和 SEDFlume 数据(即 SEDZLJ)方法。两者都允许有内聚力和非内聚力的运输,有和没有床载。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学分析。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。
4、有毒物质
EFDC+ 支持各种不同的吸附选项,用于在沉积物输运模拟中对有毒物质进行建模,包括 1 相、2 相和 3 相分配。EE 使使用 EFDC+ 可以轻松模拟任意数量的有毒成分,并帮助您在众多可用选项中进行选择。
5、风与浪
EE 支持在 EFDC+ 中设置内部和外部波子模型。对于内部波浪建模,EE 会自动使用适当的值初始化波浪参数和选项。对于外部波形选项,EE 可以轻松地将第三方波形模型的结果导入 EFDC+。如果您使用的是 SWAN,EE 具有许多特定于 SWAN 的工具来帮助构建 SWAN 模型并导入 SWAN 模型结果。
6、动力学
在开发水质模型时,EE 提供了开启全沉积物成岩作用和/或沉水水生植被 (SAV) 的选项。EFDC+ 中的 SAV 子模型称为生根植物和附生植物模型 (RPEM)。
一个完整的 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此过程变得快速而简单。初始化后,您可以在校准过程中根据需要轻松调整这些值。
7、传热
您可以使用 EE 接口设置大气数据系列和地表/床传热参数,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 ice 计算设置有助于热耦合 ice 建模。
六、模型设置质量控制
EE 简化了 EFDC+ 模型的创建,并通过通知可能导致模型配置不当的设置来最大程度地减少错误。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,允许您查看和跟踪报告的问题。
1、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。
2、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,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。
3、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以显示在 2D 平面视图中。EE 有助于查看时变量和固定指标,以确保正确配置模型。
七、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、沉积物床成分/属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平移显示这些工具。每个显示选项都有多个子选项,使您能够更好地理解和演示模型与实际物理条件相关的行为,从而支持工程师、科学家和监管机构做出明智的决策。
1、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、用户配置的参数值进行消隐、飞越等等。
2、水平切片
使用域的 2D 地图视图,可以按图层或特定深度或高程查看模型。按图层查看时,可以选择以深度平均值或按每个垂直图层单独查看参数。
3、垂直型材
在开发水体分层水体模型时,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。
4、垂直切片
EE 支持显示大多数参数(如速度、沉积物或溶解氧)的垂直剖面切片或穿过模型域的横截面。此垂直切片可以沿任何 I 轴或 J 轴,也可以沿着用户定义的路径穿过模型。这允许您对模型性能随时间推移进行详细分析。
5、纵向剖面
EE 提供了强大的功能,用于提取和显示 2D 地图视图中任何参数的纵向剖面图。这些类似于垂直切片,但对于任何给定参数,沿轮廓的任何图层或层组合生成 XY 线图。
八、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的观测数据集进行比较。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,以及它们如何与校准目标保持一致。
1、时间序列
EE 的时间序列图允许您比较一段时间内的模拟和观测数据,并清楚地说明历史趋势。
2、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、用户配置的参数值进行消隐、飞行路径等等。
3、时间平均结果/残差场
通过生成残余流场(用户定义的、时间块平均的场),EE 可帮助您可视化长期模型结果,而不会产生短期影响(例如潮汐信号或其他时间边界强迫)的“噪声”。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。这些结果也可以进行动画处理。
九、模型到模型的比较
在EE的2DH视图中,可以通过从“基础”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。这对于情景分析或项目前后影响分析来说是一个非常有用的功能。这些模型的网格不需要完全相同;它们只需要水平重叠即可进行这种比较。通过查看模型在空间和时间上的差异,您可以快速有效地比较两个模型运行。
1、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,可以从另一个模型运行中的溶解氧浓度中减去,差异显示在平面视图中。对于速度向量图,无论是按层平均还是按深度平均,EE 都可以同时显示两个模型向量。
2、沉积物床
EE 允许您比较模型之间的沉积物床条件、床剪切应力和冲刷/沉积。这在查看规划工程结构对水体的影响时很有帮助;EE 可以清楚地显示项目前和项目后模型运行之间的差异。
十、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图层链接到每个特定数据集的工具。然后,这些链接将保存在模型配置文件中,以便在任何后续模型运行中使用。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,也可以将 EE 配置为在运行结束时自动生成这些绘图和统计数据。
1、时间序列图
您可以配置时序比较图,以将观测数据链接到预测模型值。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。
2、校准统计
EE 可以自动为每个配置的站点生成各种统计指标,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 Excel 或 Word 以进行报告。
3、邮轮地块
对于旧金山湾和三角洲等大型水体,数据通常通常从一艘移动的船只或“游轮”中收集。这将生成一个数据集,该数据集在空间和时间上都是可变的,适用于单个“巡航”。EE 可以通过定义与在水体上采样的数据样带相对应的“巡航线”,将这些数据与模型结果进行可视化比较。为了创建这样的巡航图,EE在该点的特定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。
4、垂直剖面图
垂直剖面图对于开发水柱中存在明显分层的校准模型至关重要。EE 可以在每个页面上显示建模数据和观测数据之间的比较,并具有多个模型数据垂直剖面图。
5、相关图
EE 可以绘制模型和测量数据之间的相关性,可以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,观测数据显示在 x 轴上,模型结果显示在 y 轴上。
6、通量图
提供通量比较工具可帮助您校准用户定义截面上的流量或成分通量。任意数量的横截面可用于在测量和建模的流量之间生成时间序列比较。
十一、专用后处理工具
EFDC_Explorer (EE) 提供了许多专用工具来帮助您对模型的输出进行后处理。这些工具包括量化鱼类和其他水生生物栖息地的工具,以及量化加热接收水对蒸发影响的强制蒸发工具。
1、具有临界极限时间序列的生境分析
生境模型是为各种规划应用而设计的,在这些应用中,生境信息是决策过程中的重要考虑因素。EEMS现在支持临界极限时间序列栖息地分析。现在,您可以选择为临界限值定义最多五个不同的参数,这些参数是从 EE 中当前激活的任何参数中选择的。时间序列图表示符合条件的速度以及体积和面积的复合时间序列。
2、基于内流增量法的生境适宜性分析
内流增量法 (IFIM) 模型提供了一种客观、可量化的方法,通过测量每个生境变量对物种生命阶段的生境要求的程度,评估研究区域内给定水生物种的现有生境条件。IFIM是世界上使用最广泛的工具之一,用于评估水流操纵对河流生境的影响。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一组称为物理生境模拟模型(PHABSIM)的计算机模型,它结合了水文、溪流形态和微生境偏好,以确定溪流与生境可用性之间的关系。借助EE的专用后处理工具,EEMS现在已成为高度先进的3D PHABSIM。
3、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的接收水中的额外蒸发。联邦和州机构目前认为强制蒸发是火力发电厂的消耗性用途。EE 现在为您提供了一个工具箱,用于提供强制蒸发的空间和时间评估。

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