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EFDC與EFDC+的前後處理器
友善的介面
我們的圖形使用者介面（GUI），EFDC+ Explorer（EE），是為了終端使用者而設計的。我們知道，讓任何版本的EFDC更容易使用對科學界是有益的，因此我們建立了EE，使EFDC的建模過程更加順暢和有效率。EE消除了您作為模型建立者需要花費數百小時進行繁瑣的數據輸入和文字檔編輯的需求。而且，您將不再需要廣泛的程式設計知識或FORTRAN編譯器。EE提供了一個簡單、一步步的建模過程。
更高效率
在使用任何版本的EFDC創建流體動力模型之前，您需要花費一到兩年的時間來建立、編輯、運行和校準模型。現在，有了EE的輸入工具、計算效率、一致性檢查、改進的處理速度和整體易用性改進，您只需一到兩個月就能得到一個可行的複雜模型。
全面支援
環境流體動力學模型在世界各地被用來預測和分析環境事件，解決法律糾紛、視覺化有毒污染，並提供複雜科學問題的解決方案。面對如此多的風險，我們在軟體的維護和支援方面自設高標準。在開發過程中，我們通過提升處理速度、增加分析工具、引入新的子模型和修復錯誤，不斷改進我們的建模系統。隨著每個版本發佈，我們都持續改進和更新軟體，以滿足學術界的需求。
詳細功能說明
詳細功能說明
網格初始化
EFDC_Explorer（EE）可以快速生成笛卡爾網格或從廣泛的第三方工具和替代建模系統導入網格。這使您能夠快速建立和修改用於EEMS模型的網格。
在CVLGrid中建立的悉尼港網格並載入EE
Grid+和CVLGrid導入
Grid+是EEMS的曲線正交網格生成工具，專為EFDC+建立和編輯網格而設計，但它也可與任何使用曲線正交網格的其他二維建模工具一起使用。EE已經最佳化導入Grid+文件並快速生成EFDC+模型的功能。Grid+正在取代CVLGrid成為我們的網格生成器。
導入第三方曲線網格
EE能夠導入由第三方工具生成的複雜曲線正交模型，例如Delft RGFGrid格式文件（即GRD檔）、Grid95和SEAGrid，以及任何通用的、基於單元的節點座標文件。這表示您可以利用專案中的現有工作，而不需要重新開始。
生成笛卡爾網格
EE生成具有均勻網格間距或可變網格間距的笛卡爾網格。您可以通過定義範圍和網格間隔輕鬆生成矩形模型區域。在EE中，可以使用岸線文件來指定更複雜的模型區域。EE的快速且簡便的模型生成工具使得在模型開發的早期階段能夠快速進行網格分辨率測試。
導入其他模型網格
EE允許您快速導入各種流體動力學模型的網格，例如CH3D-WES、CH3D-IMS、ECOMSED和先前版本的EFDC。EE還可以導入具有多個子域的網格，包括可以使用EFDC+ N/S和/或E/W單元連接的非連接子域。
啟動模組
EFDC+模型的全耦合特性有一大優點，即無需與其他子模型或可執行檔案進行外部連結，從而簡化了複雜的模擬。所有計算都在EFDC+程式碼內部進行，其中包含了流體動力學、風生成波浪、溫度、鹽度、染料、沉積物運輸、毒物、水質等多個子模型。為了使這一系列選項的管理變得簡單，EE允許您在同一位置開啟或關閉每個模組，如下所示。只有在您開啟特定模組時，才會顯示相對應的選項。這有助於按照邏輯的逐步過程建立模型，並保持GUI有序且簡潔。
在EE的GUI中，可以設定模組的啟用狀態
預設參數
EE 透過使用常用的預設參數自動初始化 EFDC+ 參數和設置，為您節省大量時間。例如，只需打開水質子模型，即可初始化數百個水質參數。然後，您可以根據學習需要修改這些內容。
初始條件設置
EFDC_Explorer（EE）提供了使用者友善且直觀的介面，用於設置每個EFDC+子模型的初始條件（ICs）。透過這個工具，您可以從多種常見的文件格式中導入數據，並編輯數據、進行稀疏數據的插值、應用數據於使用者指定的區域，以及將密集數據平均到模型單元中。
在EE中查看溶解氧的剖面圖
水柱
EE允許您設置水柱的初始條件，這些條件可以是恆定的或在水平或垂直方向上變化。然後，您可以在2D平面或剖面視圖中查看這些ICs，從而為每個特定的子模型進行簡單且快速的IC品質控制。
透過易於點擊的手動單元IC編輯或在使用者定義的多邊形內進行IC群組編輯，進一步最佳化模型。
沉積物床編輯器和床核粒徑大小
沉積物床
EE通過其強大的沉積物床初始化功能，使建立沉積物運輸模型變得容易。可以在幾秒鐘內設定恆定的或在水平、垂直方向上變化的ICs。
一個沉積物核心編輯工具，可以讓您查看每個核心的粒徑分佈圖和d50值，創建和刪除核心，然後自動建立您模型的沉積物床。
邊界條件設置
EFDC_Explorer（EE）提供強大的工具，用於定義和編輯模型的流量、壓力/潮汐邊界、水力結構、取水/回流和噴射羽流等邊界條件（BC）。廣泛的諧波潮汐生成功能可用於建立開放邊界的時間序列。這些選項讓您輕鬆建立、修改和評估邊界條件。
用於建立強制序列的時間序列編輯器
建立強制序列
為了支援建立設置邊界條件所需的各種時間序列文件，EE提供了一個強大而多功能的時間序列編輯和查看工具。您可以導入各種文件格式，管理包括多種沉積物、有毒物質或水質等級在內的複雜數據集。
例如，左側圖示顯示了用於水力結構強制序列開發的EE時間序列編輯器介面。該選項使用查找表來查找流量對應的揚程。
將強制序列連結到模型網格
使用EE中的2D地圖視圖，您可以輕鬆查看、編輯和或建立邊界條件，並將其連結到特定的強制序列。每種邊界條件類型都有一個獨特設計的GUI編輯器，包含一系列自定義工具，以便輕鬆快速地建立和編輯邊界條件。
此外，EE還提供一個全球邊界條件列表，顯示所有邊界條件以及與之相關的強制序列。這些工具使得識別模型設置問題和進行品質控制活動變得容易。
為 EE 中的模型定義的邊界條件
模型參數設置
EE提供了一個強大的GUI，用於設置關鍵的EFDC+參數，使模型的設置和校準比以往更加容易。大量的錯誤檢查功能和屏幕提示工具可以幫助您設置適合模擬的值，而無需不斷參考用戶指南
EE中的模型時間設置GUI
時間參數
EE允許您輕鬆設置模型的運行開始和結束時間，並提供建議的時間步長。在EE中，在 EE 中簡化了設置動態時間步長和使用 Julian 和 Calendar 日期管理模型時間。
流體力學
EE的模板具有常用的設置和值，為紊流擴散和垂直渦動黏度提供了默認的紊流選項，因此您可以快速啟動模型執行。
沉積物運輸
對於沉積物運輸模擬，EE提供了兩種方法來模擬冲刷、沉積過程的沖刷速率：EFDC+的原始沉積物運輸方法和SEDFlume數據（即SEDZLJ）方法。兩者都允許凝聚性和非凝聚性的運輸，包括有或無底載。您可以選擇使用流體動力學反饋來進行形態分析中的床壩、沉積過程。EE的工具可以幫助您設置參數，提供床壩過程計算器、指南和工具提示。
有毒物質
EFDC+ 支持多種不同的吸附選項，用於模擬有毒物質作為沈積物遷移模擬的一部分，包括 1 相、2 相和 3 相分配。EE 可以輕鬆地使用 EFDC+ 來模擬任意數量的有毒成分，並幫助您在眾多可用選項中進行選擇。
風與波浪
EE支援在EFDC+中設置內部和外部波浪子模型。對於內部波浪建模，EE會自動初始化波浪參數和選項，並使用適當的值。對於外部波浪選項，EE可以輕鬆將第三方波浪模型的結果導入EFDC+。如果您使用SWAN，EE提供了許多SWAN專用工具，可以幫助建立SWAN模型並導入SWAN模型結果。
動力學
在開發水質模型時，EE提供開啟完整的沉積物生物地化作用、浸水植被(SAV)的選項。EFDC+中的SAV子模型被稱為根莖植物與附生植物模型(RPEM)。
一個完整的EFDC+水質模型需要使用者設置數百個動力學參數和選項。在建立新模型時，EE通過自動分配預設值來使此過程快速且簡便。一旦初始化，您可以在校準過程中根據需要輕鬆調整這些值。
熱傳遞
您可以使用EE界面來設置大氣數據系列和表面、床面熱傳遞參數，並為多個氣象站進行逐單元的加權。提供多種表面熱交換選項，包括廣泛的蒸發選項，以滿足您的項目需求。此外，EE提供的默認冰計算設置有助於進行熱-冰耦合模擬。
模型設置品質控制
EE 簡化了 EFDC+ 模型的建立，並通過通知您可能導致配置不當的模型的設置來最大程度地減少錯誤。EE 在模型運行之前執行數百次質量控制 (QC) 檢查並維護錯誤狀態窗口，使您能夠查看和跟踪報告的問題。
EE通過通知您可能導致配置不良模型的設置，簡化了EFDC+模型的建立過程並減少錯誤。在模型運行之前，EE執行數百項品質控制（QC）檢查，並保持錯誤狀態視窗，讓您查看並追蹤報告的問題。
奧基喬比湖的 CFL 時間步長
初始條件的可視化
您可以在 2D 平面視圖和/或 3D 中查看每個空間相關的初始條件 (IC)，以快速識別模型配置中的潛在問題或不一致。
評估模型指標
EE對數據、初始條件和模型設置進行了數百項重要檢查。例如，EE將檢查強制項是否正確連結到邊界單元，以及時間序列的起始和結束時間是否涵蓋整個運行期間。
完整性檢查
CFL時間步長、Courant數、正交偏差和許多其他關鍵模型指標可以在2D平面視圖中顯示。EE便於查看時間變量和固定指標，以確保正確配置的模型。。
空間分析
EE在模型的前處理和後處理中提供了強大的二維和三維可視化功能。您可以查看任何水柱成分、沉積物床成分/屬性或邊界條件的初始條件和/或模型結果。通過縮放和平移工具，可以根據任何空間尺度和視角來顯示這些內容。每個顯示選項都有多個子選項，讓您更好地理解和展示模型的行為與實際物理條件之間的關係，支持工程師、科學家和監管機構做出明智的決策。
華盛頓湖的 3D 切片
3D 可視化
EE具備令人印象深刻的3D可視化功能，包括在X、Y或Z平面上進行切片、按用戶配置的參數值進行遮罩、飛行等等。
在所示的示例中，將華盛頓湖的模型在I軸上在單個時間點進行遮罩，以可視化這個垂直分層系統中的溫度分布。高質量的可視化有助於您專業地展示和報告模型結果。
穿過模型的 DO 水平切片
水平切片
使用域的 2D 地圖視圖，您可以按層或在特定深度或高程處查看模型。按層查看時，您可以選擇按深度平均或按每個垂直層單獨查看參數。左圖顯示了底部模型層中溶解氧的案例。
溫度的垂直剖面
垂直剖面
當開發具有水柱分層的水體模型進行校準和分析時，垂直剖面圖是重要的元素。使用EE，您可以快速生成這些圖，並在同一圖上顯示一個或多個位置。
湖梅德模型領域的溫度垂直切面
垂直切片
EE支援對大多數參數（如速度、沉積物或溶解氧）在模型領域進行垂直剖面切片或橫截面切割的顯示。這個垂直切片可以沿著任意I或J軸，或者沿著用戶定義的路徑穿過模型。這使您能夠對模型的性能進行詳細的時間分析。
縱向剖面顯示水位和岸邊高程
縱向剖面
EE提供了強大的功能，可以在2D地圖視圖中提取和顯示任何參數的縱向剖面圖。這些類似於垂直切片，但可產生沿著剖面的任何層或層組合的XY線圖，用於表示所選參數。
時間分析
EE的時間分析工具能夠讓您在時間軸上觀察模型變數的行為並與觀測數據進行比較。時間序列圖、動畫和殘差圖能夠幫助您判定濃度隨時間變化的情況以及其是否符合校準目標。
時間序列
EE 的時間序列圖可讓您比較模擬和觀測數據的時間變化，並清楚展示歷史趨勢。
Little Bow River 的觀測溫度數據（紅色）和模型輸出結果（藍色）的時間序列圖
動畫
EE 具有強大的 3D 可視化功能，包括通過 X、Y 或 Z 平面的切片動畫、由用戶配置的參數值、飛行路徑等消隱。
例如，右側的動畫顯示了 EFDC+ 模擬的由核電站直流冷卻系統釋放產生的熱羽流。
熱力學羽流釋放的動畫
透過EE的平均品質傳輸功能，進行時間平均鹽度計算。
時間平均結果/殘差場
透過生成殘差流場（使用者定義的時間區塊平均場），EE協助您在長期模型結果中可視化排除短期影響的「噪音」，例如潮汐訊號或其他時間性邊界強迫。通過去除較短期的影響，您可以更輕鬆地視覺化和解釋水體中發生的較長期過程。這些結果也可以進行動畫呈現。
左側的河口模型顯示了鹽度的單一快照，計算時間為一定數小時（本例中為24小時），並在其上疊加了流動方向。
此功能大大有助於潮汐系統的分析。
模型間比較
在EE的二維水平（2DH）視圖中，可以通過從“基礎”模型中減去“比較”模型來視覺比較兩個模型的初始條件和模型結果。這是一個非常有用的功能，可以用於情景分析或項目前後影響分析。這些模型的網格不需要完全相同，只需要水平上有重疊以進行比較。通過在空間和時間上查看模型差異，您可以快速有效地比較兩個模型運行的結果。
水柱
對於任何水柱參數，EE 允許您比較不同的 EFDC+ 模執行。例如，一次模型執行中的溶解氧濃度可以從另一次執行中的溶解氧濃度中減去，差異顯示在平面圖中。對於速度向量圖，無論是按層平均還是按深度平均，EE 可以同時顯示兩個模型向量。
兩個模擬方案的床剪應力比較：包含和不包含提議的跑道延伸。
沉積物床層
EE允許您比較模型之間的沉積物床層條件、床剪應力和沖淤情況。這在觀察計劃中的工程結構對水體的影響時非常有用；EE可以清楚地顯示項目前後模型執行之間的差異。
模型校準
EE設計了快速生成具有模型對比和模型結果統計圖的報告品質功能。EE提供了將適當的模型單元和層級與每個具體數據集相關聯的工具。這些關聯將保存在模型配置檔案中，以供後續模型執行使用。您可以禁用或啟用每個關聯，僅報告當前校準階段所需的內容。您可以隨時手動執行這些工具，也可以配置EE在執行結束時自動生成這些圖表和統計數據。
EFDC模型進行河流建模的模型溫度（藍色）和數據溫度（紅色）
時間序列圖
您可以配置時間序列比較圖，將觀測數據與預測的模型值相關聯。這個例子展示了觀測的溫度數據與使用EFDC+模擬的溫度進行建模的模擬結果進行比較。
校準統計數據
EE 可以為每個配置的站點自動生成範圍廣泛的統計指標，包括，例如：平均誤差、相對誤差、平均絕對誤差、均方根誤差和 Nash-Sutcliffe 係數。使用 EE，您可以以摘要格式輸出這些指標，這些格式可以輕鬆導入 Excel 或 Word 以用於報告目的。
巡航圖
對於像舊金山灣和三角洲這樣的大型水域，通常會從一艘移動的船舶或“巡航”中定期收集數據。這導致單個“巡航”的數據集在空間和時間上都具有變化。通過定義與水域上取樣的數據相對應的“巡航線”，EE可以將這些數據與模型結果進行視覺比較。為了建立這樣的航行圖，EE從用戶定義的線條上提取在該點的特定數據收集時間的模型數據，並將此資訊與實測數據進行比較。
聖巴勃羅灣的巡航地塊
溫度的垂直剖面圖
垂直剖面圖
垂直剖面圖在發展校準模型時非常重要，特別是在水體中存在顯著分層的情況下。EE可以在每個頁面上顯示多個模型與觀測資料的垂直剖面，進行比較。
相關性圖
EE可以繪製模型與測量資料之間的相關性圖，並可選擇在每個圖上顯示相關係數和其他統計數據。以下是一個以水面高程為例的模型-資料相關性圖比較，觀測資料顯示在x軸上，模型結果顯示在y軸上。
通量圖
通量比較工具可幫助您校準跨越使用者定義橫截面的流量或成分通量。可以使用任意數量的橫截面來生成測量和模擬流量的時間序列比較。
專業的後處理工具
EFDC_Explorer（EE）提供了一些專門的工具，以幫助您對模型的輸出進行後處理。這些工具包括用於量化魚類和其他水生生物棲息地的工具，以及用於量化受熱接收水對蒸發的影響的強制蒸發工具。
淡水魚類通常棲息在水深和水流速度快速變化的複雜棲地中。
使用臨界限制時間序列進行棲地分析
棲地模型被設計用於各種規劃應用，其中棲地信息在決策過程中是一個重要考慮因素。EEMS現在支持臨界限制時間序列的棲地分析。您現在可以選擇在EE中啟用的任何參數中定義最多五個不同的臨界限制參數。時間序列圖顯示了速度以及滿足標準的體積和面積的綜合時間序列。
河川流量增量法下的棲地適宜性分析
河內流量增量法 (IFIM) 模型提供了一種客觀、可量化的方法，通過測量每個棲息地變量在生命階段滿足物種棲息地要求的程度，評估研究區域內給定水生物種的現有棲息地條件。IFIM 是世界上使用最廣泛的工具之一，用於評估流量操縱對河流棲息地的影響。美國環境保護署 (EPA) 將 IFIM 描述為最先進的工具。IFIM 的一個主要組成部分是一組稱為物理棲息地模擬模型 (PHABSIM) 的計算機模型，它結合了水文、河流形態和微棲息地偏好，以確定河流流量與棲息地可用性之間的關係。借助 EE 的專業後處理工具，EEMS 現在可用作高度先進的 3D PHABSIM。
鱸魚的加權可用面積與排放量
強制蒸發
強制蒸發是指由於加熱冷卻水排放而導致接收水體額外蒸發的現象。目前聯邦和州政府機構將強制蒸發視為熱電廠的消耗用水。EE現在提供一套工具箱，用於對強制蒸發進行空間和時間評估。