EFDC_Explorer动力学模型模拟中文手册详解

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是一份针对EFDC_Explorer软件的详细操作指南,该软件是一个基于Windows操作系统平台的专业三维环境流体动力学模型(EFDC)的前处理和后处理工具。本手册旨在帮助用户理解和掌握如何使用EFDC_Explorer软件进行复杂的水动力学模拟和分析。 ### EFDC_Explorer软件概述 - **EFDC模型**:环境流体动力学模型(Environmental Fluid Dynamics Code,EFDC)是一款三维数值模型,用于模拟水体(如河流、湖泊、河口、海湾等)中的流体动力学行为。它包括水流、温度、盐度、沉积物输送、水质、波浪等多方面的物理过程。 - **EFDC的起源**:EFDC最初由John Hamrick设计,自1996年以来不断经过改进和发展。 - **资助机构**:该模型由美国环境保护署(Environmental Protection Agency,EPA)资助,确保模型的持续开发和技术支持。 - **EFDC_Explorer**:EFDC_Explorer是由Dynamic Solutions-International, LLC公司开发的图形用户界面软件,专门用于处理EFDC模型的数据输入、模型运行、结果分析和可视化。EFDC_Explorer为用户提供了一个友好的操作界面,简化了EFDC模型的设置、计算和数据处理流程。 ### EFDC_Explorer软件功能 - **前处理功能**:用户可以通过EFDC_Explorer的前处理模块输入模型所需的各种参数,包括地形数据、边界条件、初始条件等。软件支持用户通过图形界面进行数据的设置和编辑,提高了模型设置的效率和准确性。 - **模型运行控制**:在模型运行阶段,EFDC_Explorer允许用户控制模型的运行参数,如时间步长、输出频率、精度设置等,并可直接从软件界面启动和监控EFDC模型的计算过程。 - **后处理功能**:完成模型计算后,EFDC_Explorer的后处理模块提供了强大的数据可视化和分析工具。用户可以利用这些工具生成二维和三维的可视化图表,如流速分布、水位变化、温度分布等,以便于分析和解释模型结果。 - **数据输入输出管理**:EFDC_Explorer还支持多种数据格式的输入输出,包括ASCII、二进制和其他特定格式的文件,便于与不同的数据源和软件进行交互。 ### 模型应用领域 EFDC模型广泛应用于多种水环境问题的研究,包括: - 河流、湖泊和河口的水动力学模拟。 - 水质和沉积物输送的分析。 - 水体富营养化和生态系统的健康评估。 - 海岸工程和防洪规划。 - 气候变化对水环境的影响研究。 ### 用户操作要点 - **模型建立**:用户需要根据实际水域情况建立模型网格,并设置适当的边界条件和初始条件。 - **参数设置**:模型的准确度很大程度上依赖于正确的参数设置,包括水动力学参数、物质输运参数等。 - **运行模拟**:模型运行前需配置计算节点、时间步长和输出频率等,以保证计算的有效性和结果的可靠性。 - **结果分析**:模拟完成后,应利用EFDC_Explorer的后处理功能对结果进行详细分析,包括对关键参数的空间和时间变化进行可视化。 ### 使用手册的学习重点 在学习这份"EFDC_Explore(动力学模型模拟)中文使用手册"时,用户应当重点关注以下几个方面: - **软件安装和配置**:明确软件的安装要求,以及如何正确配置模型运行环境。 - **模型参数的定义和输入**:熟悉EFDC模型的关键参数和如何通过EFDC_Explorer进行设置。 - **模拟流程管理**:了解从模型建立、参数输入到模拟计算和结果输出的完整流程。 - **数据可视化和分析**:学习如何使用EFDC_Explorer的后处理工具进行数据的可视化展示和科学分析。 - **常见问题解决**:掌握一些常见问题的诊断和解决方案,提高模型调试的效率。 通过深入学习这份手册,用户将能够充分利用EFDC_Explorer软件的强大功能,高效地进行水动力学模拟和分析工作。
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EFDC(The Environmental Fluid Dynamics Code)模型是由威廉玛丽大学维吉尼亚海洋科学研究所(VIMS,Virginia Institute of Marine Science at the College of William and Mary)的John Hamrick等人开发的三维地表水水质数学模型,可实现河流、湖泊、水库、湿地系统、河口和海洋等水体的水动力学和水质模拟,是一个多参数有限差分模型。经过近20年的发展和完善,目前该模型已在大学,政府机关和环境咨询公司等组织中被广泛使用,并成功用于美国和欧洲其他国家100多个水体区域的研究,在我国已被应用于云南滇池水质模拟,重庆两江汇流水动力模拟、密云水库营养物模拟等以及内蒙古乌梁素海地区水体富营养化模拟等。[1] 该模型系统包括水动力、泥沙、有毒物质、水质、底质、风浪等模块,模拟计算过程中首先完成流场计算,获得三维流速场的时空分布特征,在此基础上计算泥沙迁移、冲淤作用,进而模拟受粘性泥沙吸附影响的各水质变量动态变化过程。为更好的拟合研究区地形条件,模型在水平方向除可采用传统的 直角坐标外还可在水平向使用正交曲线坐标,垂直方向采用σ坐标。 EFDC水动力学模块可计算如下内容:流速,示踪剂,温度,盐度,近岸羽流和漂流。水动力学模型输出变量可直接与水质,底泥迁移和毒性物质等模块耦合,作为物质运移的驱动条件。同时EFDC也提供了与WASP等软件的接口,输出可供水质模拟使用的.HYD文件。EFDC泥沙模块可进行多组分泥沙的模拟,根据在水体里面的迁移特征把泥沙分为悬移质和推移质;悬移质根据粒径大小分为粘性泥沙和非粘性泥沙,进而还可细分为若干组。可根据物理或经验模型模拟泥沙的沉降、沉积、冲刷及再悬浮等过程。EFDC有毒污染物模块可以模拟各类型污染物在水体中的迁移转化过程,该模块需要研究者针对特定有毒污染物提供具体反应过程设定反应系数。EFDC的水质模块,主要模拟水体中以藻类生长为中心的各变量间相互关系。而底质模块模拟沉积物与水体之间的物质交换过程。