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速度
MPI / OMP混合
EFDC+ 現在採用混合的 MPI/OMP 領域分解方法，以大幅改善模型執行時間。利用叢集系統，這種方法可以擴展到比其他方法快 25 倍的速度。MPI 可以讓您在緊迫的專案期限內以前所未有的速度執行模型，同時保持性能。
完全耦合的模型
使用全耦合模型可以節省時間並避免錯誤。水動力學模型與其他子模型之間不需要外部連結。沉積物、毒物或水質子模型都能夠原生連結，以提高速度和性能。
穩定
數值解決方案
透過這個領先的計算模型，開發出穩健且可靠的數值解，來解決複雜的流體動力學和水質問題。
維護與開放原始碼
不同於許多版本的 EFDC 程式碼，EFDC+ 是由中央進行維護和支援的。這表示您只需找一個來源來改善程式碼並回報您認為可能存在的錯誤。我們會修正這些問題，並在我們的網站上發佈更新的執行檔，以及在 Github 上發佈完整的原始碼。
準確性
Sigma-Zed子模型
利用堅固的Sigma-Zed垂直分層方法，能夠準確模擬床面高程陡峭變化的系統，同時降低壓力梯度誤差。
SEDflume泥沙模型
作為EFDC+的一部分，您可以使用Sandia國家實驗室的先進SEDZLJ沉積物運移子模型，該模型結合現場特定的沖蝕速率(SEDflume)和剪應力數據，同時保持床載和懸浮載荷的物理一致性和統一處理。該模型現已進一步增強，以支援毒物的模擬。
詳細功能說明
流體力學
EFDC+是EFDC的最新增強版本，也是目前最受歡迎的3D流體動力學和水質模型之一。美國環境保護署（EPA）將原始的EFDC描述為「一個先進的流體動力學模型，可用於模擬一維、二維和三維的水生態系統。在過去的二十年中，它已發展成為全球使用最廣泛且技術上堅實的流體動力學模型之一。」DSI基於EPA版本的EFDC進行了大幅改進，創造出EFDC+。自1998年以來，DSI一直在不斷提升模型的流體動力學和穩定性，同時縮短運行時間。
溫度
水溫是表面水域最重要的物理特性之一，對水質動力學和溶解度產生密度效應和熱效應的影響。
EFDC+提供了一系列選項，能夠準確模擬水柱中的表面熱交換和太陽輻射衰減。多種計算的蒸發選項可更好地表徵您的系統。
水利結構
為了模擬真實的物理環境條件，您可能需要考慮到人為建造的結構，如橋樑、閘門、涵洞、管道和/或堰壩。使用EFDC+，您可以使用標準查找表方法來模擬這些結構，或者利用增強的EFDC+功能，使用典型水利結構的標準水力方程式來計算每個時間步驟的適當流量。
鹽度
鹽度的變化通常比溫度的變化更大程度上影響河口層化。在數百個研究中，EFDC+已被證明能夠成功預測與季節性淡水入流和港口、航道加深等人類活動相關的海洋鹽度變化對河流和河口的影響。
染料流過閘門
內部風浪
EFDC+相較於EPA版本的EFDC的一個優勢在於其包含了風浪子模型。這使得時間和空間變化的波浪條件能夠直接與EFDC+的流體動力學相耦合。在您的EFDC+模型中，您可以選擇僅允許這些條件對床剪應力產生影響，或者您還可以通過包含對水柱的輻射剪應力來模擬波浪產生的洋流。
波浪作用
波浪作用對流體動力學和沉積物輸送有顯著影響。EFDC+可以與外部波浪模型結果進行關聯，或者您可以內部計算風生成的波浪。
外部波浪關聯
EFDC+已經增強，可以有效地與SWAN模型等外部風模型進行關聯。與內部風浪子模型一樣，您可以選擇包括或排除波浪產生的洋流。
垂直分層選項
EFDC+可以作為一個一、二、三維的水體流動。 對於3D模擬，支援兩種不同的垂直分層方案，使您能夠適當D表現系統的垂直結構。
10 層的分層選項：(0) Sigma 坐標，(1) SGZ 可變層，(2) SGZ 均勻層
Sigma-Zed 選項
一種新的垂直分層方法，稱為Sigma-Zed方法 (SGZ)，已經開發並應用於EFDC+模型中，減少了水平壓力梯度誤差。Sigma-Zed方法允許在模型區域內層數隨著變化。每個單元格可以使用不同數量的層，雖然該單元格的層數隨時間保持不變。這在計算上是高效率的，現在被推薦為標準方法，確保了大幅提高的準確性。
在這裡了解更多關於Sigma-Zed以及它在北美水域如華盛頓湖和米德湖等地的應用案例。
華盛頓湖的模型(藍色)和觀測資料(紅色)的溫度垂直剖面圖，顯示SGZ的應用
Sigma座標
Sigma座標 (SIG) 方法在模型區域的任何地方都使用相同數量的垂直層，不考慮水深。這是傳統的EFDC方法，也是大多數現代流體動力建模程式碼中常見的方法，但當您的系統在水平網格尺寸相對於水平床坡度非常陡峭時，會產生水平壓力梯度誤差。這可以在右圖中向右側看到，該圖顯示使用SIG方法時，熱層並沒有如實地表示。
您可以在右側的圖中比較Sigma座標和Sigma-Zed的分層選項。
採用SIG方法的華盛頓湖的模型(藍色)和資料(紅色)的溫度垂直分佈
廣義垂直坐標
EFDC+不再支援廣義垂直座標 (GVC)，該座標在EPA版本的EFDC中可用。GVC和Sigma-Zed方法類似，但Sigma-Zed方法產生更準確的結果，且運算速度比配置相似的GVC模型顯著更快。儘管在EFDC+中使用GVC並沒有優勢，EE仍然為EFDC_EPA的用戶提供GVC功能的支援。
熱力學模型
EFDC+ 已通過一系列熱交換選項進行了增強，在模擬複雜的熱系統時為您提供了更高的靈活性。
新的表面熱交換選項
EFDC+ 有兩種表面熱交換選項，這兩種選擇都允許隨空間和時間變化的表面熱交換係數和消光係數。2008 年提供了一種平衡溫度方法，隨著 8.3 版的發布，EFDC+ 現在提供了一個新的全熱交換選項。相比之下，除風力效應外，標準 EFDC 版本僅允許時間和空間恆定的熱交換係數。
核電站擴散器的熱排放
熱連接冰模擬
EFDC+實現了一個強大的冰子模型，其中冰的形成和融化是通過耦合熱力模型來模擬的。 這一功能在其他版本的EFDC或其他環境流體力學建模工具（如MIKE3或DELFT3D）中是沒有的。
強制蒸發
強制蒸發是指由於加熱冷卻水的排放而導致接收水體溫度升高而產生的額外蒸發。聯邦和州政府機構現在將強制蒸發視為熱電廠的消耗性用水。EFDC+具備必要的工具箱，可以對強制蒸發進行空間和時間評估。
螺旋槳清洗
EFDC+包含一個完全集成的螺旋槳沖刷模組，利用船舶資訊、位置和速度，動態地耦合到水體的三維流體力學，預測底層速度、床面剪切力和沉積物再懸浮。另外，螺旋槳的能量也可以納入船舶後面的三維流場。EEMS螺旋槳沖刷模組適用於觀察到船舶交通和相關螺旋槳沖刷影響的污染沉積物修復現場。這一功能可以為港口和碼頭工程師提供更綜合的螺旋漿評估。在評估螺旋槳作用對地基礎或艙壁的影響，以及港口維護疏浚時，這一點非常重要。。
AWS 數據
快速載入和處理來自美國政府支持機構如MarineCadastre.gov或商業營運商的自動識別系統（AIS）資料。AIS依靠船舶的海上移動服務識別（MMSI）代碼，可與時間、位置、航線、航向和速度一起下載，以方便導入EEMS。
船舶配置
從一些線上資料庫中載入船舶的物理特性，將每艘船的尺寸和噸位等資訊填充到EEMS船舶資料庫中。 如果沒有資料，使用者可以估計並將這些數值手動輸入系統。 通過這種方式，可以準確瞭解港口或水體中其他相關區域的船舶動向。
金斯敦渡輪碼頭 MV Walla Walla 引起的海床剪切應力
沉積物和有毒物質完全耦合
在EFDC+中實現的propwash模組將感興趣的水體的水動力網格表示與船舶路徑、水動力速度場計算、基於Maynord（1990，2000）和Hamill（2016）的組合的propwash方法、底層剪切力計算模組、侵蝕流、沉積物運輸和沉積物與有毒物質運輸等動態聯繫起來。污染的沉積物可能被夾帶，然後被船舶交通引起的海流進一步運輸。這表示螺旋槳影響到污染沉積物場地的清理，可能包括疏浚、封蓋或就地處理的組合。
沉積物運輸
沉積過程對科學家和工程師在處理環境問題時非常重要，如沉積、沖刷和沉積、水下水生植被（SAV）、優養化和有毒污染物運輸。模擬床面/水面相互作用的兩種方法是EFDC的EPA版本中使用的原始方法和SEDZLJ方法，它使用SEDFlume資料。通過使用SEDZLJ方法，EFDC+在模擬這些多層面的環境問題時提供了無與倫比的能力和多樣性。
SEDZLJ沉積物傳輸模型
SEDZLJ被認為是世界上最先進的沉積物傳輸模型之一。由桑迪亞國家實驗室（SNL）開發，SEDZLJ使用沉積物水槽資料來確定侵蝕率和臨界剪切應力。 在EFDC+中進行了廣泛的測試，與EFDC_SNL版本相比，這個寶貴的工具提供了顯著的增強和錯誤修復。 主要的改進包括SEDZLJ的多線程處理，以加快執行時間，以及SEDZLJ沉積物傳輸代碼的擴展，以進行有毒物質傳輸。
SEDZLJ形態模型中的總懸浮泥沙和泥沙床
粘性和非粘性沉積物等級
EFDC+可以模擬任何數量的粘性和非粘性沉積物、非粘性床面負荷以及床面沖刷、沉積和再懸浮的大小等級的運輸和去向。 這種靈活性使您能夠解決從簡單到複雜的系統沉積物傳輸問題
床製程
使用EFDC+，您可以通過單層或多層來表示沉積物床底。多層床底選項可以建立時間與床底垂直位置之間的關係。您還可以模擬床底裝甲，提供有關系統內侵蝕和沉積性質的重要見解。
非粘附性床鋪載荷運輸
EFDC+已經將床載運載擴展到SEDZLJ模組，對兩種方法進行了更新，以確保品質平衡。
床面形態/對流動力學的反饋
EFDC+支持通過水柱/沉積物床界面的高程變化進行床形態學模擬。這些變化被納入流體力學連續性方程中，使您能夠進行無縫的床形態學模擬，而無需連接其他模型。
污染物命運和移動
在世界許多地方，地表水和沈積物中的殺蟲劑、重金屬、多環芳烴、多氯聯苯和其他有毒物質是一個嚴重的問題。EFDC+ 支持複雜的有毒物質建模功能，在高度精確的數值傳輸方案中提高了 3D 傳輸場的精度。EFDC+ 為您提供了確定這些物質在水體和沈積層中的長期和短期濃度分佈的工具。
單耦合模型
EFDC+為毒物建模提供了完全耦合的模擬，簡化了模型的建立、校準和情境分析。無需生成和管理界面檔案，降低了連接檔錯誤的可能性。在歷史上，耦合模型被批評為執行速度過慢，但是有了EFDC+的多線程能力，這種批評不再適用。
使用 SEDZLJ 毒物子模型的非粘性沉積物床荷載中的萘
污染分區
使用 EFDC+，您一次可以模擬的有毒物質數量沒有限制。每種有毒物質都可以單獨使用 1 相、2 相或 3 相分配，並具有可選的有機碳規範。
SEDZLJ有毒物質模型
SEDZLJ由Sandia國家實驗室開發，是對以前模型的改進，因為它直接納入特定地點的侵蝕率和剪切應力資料，同時對床面負荷和懸浮負荷保持了物理上一致和統一的處理。EFDC+已將SEDZLJ模型的沉積物運輸能力擴展到EFDC+強大的毒物模型中。
衰減和其他損失
除了大量有毒物質衰減外，EFDC+ 還能夠模擬水柱和沈積物床中的生物降解以及水面的揮發。
非粘性床載運輸
使用EFDC+，您現在可以模擬因床載而引起的毒物運輸，對於原始的沉積物運輸模組和SEDZLJ模組都適用。
優養化與水質
人類活動增加了地表水體中的營養物質水平，導致嚴重的藻類大量繁殖，降低溶解氧，並經常 殺死魚類 和其他生物。為了更好地了解眾多因素對您的生態系統的影響並支持做出明智的緩解決策，EFDC+ 為您提供了一系列從簡單到復雜的工具，全部集成在一個耦合模型中。
完整的優養化模組
EFDC+包括一個完整的優養化水質模組，具有無限的浮游植物和浮游動物群體，使您具有巨大的靈活性和控制力。 該模型模擬了水質參數的空間和時間分佈，包括溶解氧、懸浮藻類、碳、氮、磷和二氧化矽迴圈的各種成分、水生細菌和生根植物。
佛羅里達州卡盧薩哈奇河口的垂直剖面圖，顯示了葉綠素 a 濃度在縱向和垂直方向的時間變化
大量的藻類群聚
EFDC+優養化模組已被重建和增強，允許定義一般浮游植物組。基於他們的水生生態系統的概念模型，使用者現在能夠模擬無限數量的藻類和浮游植物組。每個組分配不同的沉降、半飽和常數、對營養物質的吸收率等。
大量的浮游動物群聚
浮游動物作為控制藻類和細菌種群的食草動物，在水體營養動態中起著重要作用。因此，在EDFC+10.3版本中實現了浮游動物動力學模組，主要基於Cerco和Noel（2004）提供的配方。該模型定義了一個萬用群組，以模擬無限數量的浮游生物組。
沉積物演變
為了提高模型對水質參數的預測能力，以及模擬水質條件對營養負荷變化的長期變化，EFDC+將沉積物過程模型與水質模型相結合。 增強的EFDC+沉積物成因模組最初是由DiToro為切薩皮克灣模型開發的，它模擬了二十七個狀態變數。 該模組預測了沉積物和水體之間的營養物質的通量。
水生植被
EFDC+ 中的有根植物和寄生植物模組(RPEM)模擬沈水水生植被(SAV)，通常在許多河流和湖泊的岸邊觀察到。在本模組中，您可以選擇將水和沈積物養分與水生植被的生長和腐爛聯繫起來。除了模擬 SAV 之外，該模組還可以模擬植物上生長的附生植物，這對於準確評估濕地的養分吸收至關重要。
粒子追蹤
EFDC+增加了一個強大的拉格朗日粒子追蹤(LPT)模組，使您可以進行混合研究，追蹤蹤釋放/排放，並模擬石油洩漏情況。你可以模擬任意數量的粒子組，每個粒子組都有自己的屬性和任意數量的粒子。 LPT子模型有兩個主要的計算選項，一個用於追蹤零品質的粒子(傳統的粒子追蹤方法)，另一個用於溢油模擬。
按深度著色的粒子運動
粒子追踪模擬
當使用EFDC+進行零品質粒子的模擬時，你可以選擇將粒子定義為固定深度的恒定粒子，或者在全3D模式下選擇沉降/上升。 粒子的運動可以與EFDC+的水準或垂直擴散係數或用戶指定的擴散係數相聯繫。你還可以在粒子運動中加入隨機遊走的選項。
溢油建模
您還可以使用LPT子模型來模擬漏油。通過此選項，EFDC+允許您定義石油的總釋放量、石油特性(如上升/下降速度)以及損失條件(如蒸發和生物降解)。這個強大的子模型為開發應急回應模擬以及分析歷史洩漏的事件和運輸提供了支援。。
MPI/OMP混合多執行緒
EFDC+經過最佳化，採用了基於英特爾消息傳遞介面(MPI)的域分解方法。有了這個功能，EFDC+可以在大型集群系統以及多核心電腦上運作，速度比以前更快。 採用OMP的EFDC+在六核處理器上的執行時間通常比傳統的單執行緒EFDC模型快4倍。 對大型領域模型(50萬個單元)的測試表明，這種新的MPI/OMP混合方法在32個計算核心上實現了近17%的速度提升。使用在亞馬遜網路服務(AWS)上配置的組合，進行了強有力的擴展研究，結果是在使用96個計算核心時，速度提高了近25。
總的來說，使用MPI的領域分解方法提供了在叢集中執行的能力，並且與EFDC+的以前版本相比，性能有了大幅提高。
EFDC+ 混合 MPI/OMP 域分解概述
EFDC+ 加速以及通信所花費的總計算時間相對於使用的內核數量的比例
其他功能
EFDC+在原始的EPA EFDC代碼基礎上進行了大幅增強。除了在其他節中提到的增強功能外，DSI還進一步改進以滿足用戶和專案需求，包括以下功能。
MHK 裝置被移動到位置以進行水動力發電
動態記憶體配置
在其他版本的 EFDC 中，每個新模型都需要重新編譯源代碼，而 EFDC+ 的動態記憶體配置使您能夠在建模應用之間使用相同的可執行檔案，而無需重新編譯。這有助於防止意外的陣列覆寫錯誤，並為源代碼提供更多的可追溯性。
海洋流體動力學
為了在河流、潮汐通道、洋流和其他水域中安裝和運行渦輪機和波浪能轉換器，EFDC+ 充分整合了海洋水動力學 (MHK) 模組，以模擬它們的放置和潛在影響。基於 Sandia 國家實驗室修改過的 EFDC 代碼，此 EFDC+ 模組已擴展為與新的 Sigma-Zed 垂直分層方案配合使用。
NetCDF 格式輸出
EFDC+ 已經升級，允許根據 netCDF-CF（netCDF-氣候和預測）慣例導出模型結果的格式。這個升級使得 EFDC+ 的輸出能夠直接在網絡伺服器上讀取和顯示，支援實時模型。
子域的連接
EFDC+ 現在可以使用具有兩個或多個在 IJ 空間中斷開的子域的網格。因此，EFDC+ 可以將子域連接在單元格的東西面和南北面。這使得能夠開發複雜物理域的複雜網格配置。
雙向邊界流動
EFDC+ 現在可以處理具有撤回-返回和水力結構邊界條件的雙向流動。