EE Modeling System（EEMS） - 环境流体建模软件

EE Modeling System（EEMS）是用于流体动力学、沉积物输送、有毒物质输送和富营养化的建模包。EE Modeling System（EEMS）包括EFDC+、EFDC_Explorer（EE）和CVLGrid。

 

为什么选择EEMS？

EEMS是一些主要环境组织的水资源建模选择的软件，因为它具有高效、准确性和用户友好的特点。

 

效率

EE的设计考虑到了用户。GUI无需花费数周到数月的时间来确定需要哪些输入文件、文件格式以及如何发布处理模型结果。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，以比以往更快的运行模拟。这节省了资源，并使建模者能够自信的寻求解决方案。

 

准确性

在项目中准确性很有帮助，因此EFDC（EFDC+）版本已进行了重大更新，以提供稳健、准确和稳定的模型结果。不断提高EEMS的能力，以响应需求。

 

发展重点

一开始就明白建模工具不断发展以满足建模社区的需求。在开发过程中，提高了处理速度、扩展了功能、进行了计算改进并实施了错误修复。对于每个版本，都会根据用户输入继续改进和更新特性和功能。

 

EFDC_Explorer（EE）—环境流体动力学代码的预处理和后处理器

 

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，旨在从一个、两个和三个维度模拟水生系统。

 

方面使用的

图形用户界面（GUI）EFDC_Explorer（EE）在设计时考虑到了用户。让每个版本的EFDC更易于使用都会对科学界有益，因此创建了EE以使EFDC建模过程更顺畅、更高效。EE减少了建模者花费数百小时进行繁琐的数据输入和文本文件编辑的必要。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布过程。

 

更高效

在EE之前，如果您想使用版本的EFDC创建流体动力学模型，您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，您只需一到两个月即可拥有可行的复杂模型。

 

特征

网格初始化

EFDC_Explorer（EE）可以方便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。这允许您快捷构建和修改用于EEMS模型的网格。

 

CVLGrid导入

EEMS的曲线正交网格生成工具CVLGrid旨在为EFDC+创建和编辑网格，尽管它也适用于其他使用曲线网格的2D建模工具。EE已经过优化，可以导入CVLGrid文件并快速生成EFDC+模型。

 

 

创建笛卡尔网格

EE生成具有均匀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进行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，以及通用的、基于单元的节点坐标文件。这意味着您可以在项目中利用现有工作，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EFDC的先前版本）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E/W单元连接的断开连接的子域。

 

EFDC+——环境流体动力学代码

 

图形用户界面（GUI），提供广泛的预处理和后处理工具，以帮助开发、校准和分析EFDC+模型。

 

DSI通过采用EFDC的原始版本并提高其速度、稳定性和准确性来创建EFDC+。

 

速度

MPI/OMP混合

EFDC+现在使用混合MPI/OMP域分解方法来大幅改进模型运行时间。使用集群系统，这种方法可扩展到比其他方法快25倍。MPI使您能够比以往更快的运行模型，以满足紧迫的项目期限，同时保持性能。

 

稳定

数值解

使用这种计算模型为复杂的水动力和水质问题开发稳健且可靠的数值解决方案。

 

准确性

Sigma-Zed子模型

使用Sigma-Zed垂直分层方法准确模拟床高度急剧变化的系统，从而减少压力梯度误差。

 

全耦合模型

使用耦合的模型节省时间并避免错误。流体动力学模型和其他子模型之间不需要外部链接。沉积物、有毒物质或水质子模型都具有本机链接，以提高速度和性能。

 

维护和支持

与其他版本的EFDC代码不同，EFDC+是集中维护和支持的。这意味着您拥有一个用户代码改进和报告您认为代码中可能存在的错误的来源。

 

SEDflume沉积物模型

作为EFDC+的一部分，您可以使用桑迪亚实验室的SEDZLJ沉积物输运子模型，该模型结合了特定地点的侵蚀率（SEDflume）和剪切应力数据，同时保持物理上一致、统一的床荷载处理和悬挂负载。该模型现已得到进一步增强以支持有毒物质。

 

特征

EFDC+是EFDC的新增强版本，EFDC是3D水动力和水质模型。DSI采用了EFDC的EPA版本并对其进行了改进，创建了EFDC+。自1998年以来，DSI一直在不断提升模型的流体动力学和稳定性，同时也减少了运行时间。

 

温度

水温是地表水的物理特性之一，会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体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的代表您的系统。

 

盐度

盐度变化通常比温度变化对河口分层的影响更大。在数百项研究中，EFDC+已被证明可以成功预测河流和河口对与淡水流入的季节性变化和港口和船舶航道加深等人类活动相关的海洋盐度变化的响应。

 

水工结构

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。借助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的适当流量。

 

 

内部风浪

EFDC+与EFDC的EPA版本相比的一个优势是，EFDC+包含一个风波子模型。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，您可以选项允许这些条件影响床剪切应力，或者您也可以通过包含水柱上的辐射剪切应力来模拟波浪产生的电流。

 

波浪动作

波浪作用可以对流体动力学和沉积物输送产生重大影响。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产生的波浪。

 

外波联动

EFDC+已得到增强，可有效链接到外部风模型，例如SWAN模型输出。与内部风浪子模型一样，您可以选择包括或排除波浪产生的水流。

 

CVLGrid—EFDC的曲线网格构建器

CVLGrid是一种网格生成工具，用于构建用于流体动力学模型的复杂二维（2D）曲线网格。CVLGrid旨在使网格构建过程快速、直观且足够强、即使对于具有挑战性的水体也是如此。

 

构建复杂网格

CVLGrid经常用于生成复杂的网格（例如亚马逊河和圣华金-萨克拉门托河三角洲）和非常大的网格，超过50万个单元。

 

对EE和EFDC进行了优化

网格构建工具已对EFDC+和全部旧版本的EFDC进行了优化。您可以直接从CVLGrid创建EFDC+输入文件。

 

为其他模型构建网格

EFDC+和其他流体动力学模型（例如ECOM、CH3D和DELFT3D）都需要二维曲线正交或笛卡尔网格。CVLGrid是支持快速有效的构建这些网格的理想工具。

 

特征

网格建设

EFDC+和其他流体动力学模型（例如ECOM、CH3D和DELFT3D）都需要二维曲线正交或笛卡尔网格。CVLGrid被设计为支持有效的构建这些网格的工具。CVLGrid已被用于生成复杂的网格（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）。

 

 

背景图片

为了使网格的构建尽可能简单具有物理代理性，CVLGrid提供了加载背景位图图像（包括地理参考Google地球图像）的选项，以显示模型域的地图。CVLGrid可以直接导入JGW、TFW等标准地理参考图像。它还提供工具来帮助您用于CVLGrid和EE的位图图像进行地理校准。

 

为EFDC优化

由于全部EFDC模型都需要二维曲线正交网格，因此该网格构建工具已对EFDC+、EFDC_EPA和EFDC_Hydro进行了优化。使用EE建模系统（EEMS）时，CVLGrid是系统的一个集成部分，这一事实使网格构建过程更快，并允许您方便迭代和进行编辑。

 

网格创建工具

显示背景图像/覆盖文件后，CVLGrid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，然后依次连接它们，构建您的网格。网格分辨率、IJ方向、正交性等均可根据需要进行迭代。您会发现广泛的撤销/重做功能在网格构建过程中很有用。

 

网格/模型导入工具

CVLGrid允许您从现有模型中导入网格，包括几乎传统的EFDC模型、ECOM和CH3D模型。导入后，您可以编辑和优化网格并将修改后的网格保存为新的EFDC+模型或以CVLGrid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土地边界文件，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网格、AutoCad DXF文件和ESRI形状文件是一些受支持的第三方文件。