了得網醫學_地表水環境數值模擬與預測——EFDC建模技術及案例實訓李一平,龔

●序
前言
1緒論1
1.1引言1
1.2地表水環境數學模型簡述2
1.2.1水動力學模型2
1.2.2水質模型3
1.2.3水生態模型3
1.3地表水環境數學模型研究熱點和發展趨勢4
1.3.1模型參數敏感性和不確定性4
1.3.2模型模擬的精度影響因素6
1.3.3模型應用範圍的擴展7
1.3.4模型綜合化、平臺化和法規化8
1.3.5模型與新興技術的結合8
1.4常用地表水環境數學模型功能對比及EFDC模型簡介9
1.4.1常用地表水環境數學模型功能對比9
1.4.2環境流體動力學模型（EFDC）及EFDC_Explorer簡介10
參考文獻18
2環境流體動力學模型（EFDC）基本理論22
2.1水動力模塊22
2.1.1水平和垂向坐標繫統22
2.1.2水動力基本方程23
2.1.3垂向紊流閉合24
2.1.4EFDC模型垂向分層選項26
2.2物質輸運模塊28
2.2.1對流-擴散傳輸的基本方程28
2.2.2染料/水齡28
2.3溫度和傳熱模塊29
2.3.1熱傳遞的基本方程29
2.3.2水體表面熱交換29
2.3.3沉積床溫度模塊32
2.3.4冰封模塊33
2.4泥沙輸運模塊34
2.4.1懸浮泥沙輸運的基本方程35
2.4.2原有的EFDC模型泥沙輸運模塊35
2.4.3新的泥沙輸運解決方案（SEDZLJ模型）41
2.5水質與富營養化模塊49
2.5.1概述49
2.5.2水柱富營養化控制方程51
2.5.3水生植物和附生植物64
2.5.4大型藻類/底棲藻類70
2.5.5沉積成岩與內源釋放71
2.6有毒物質污染與運移模塊75
2.6.1基本方程76
2.6.2有毒物質損失項77
2.7拉格朗日粒子追蹤模塊78
2.7.1基本方程和隨機遊動78
2.7.2溢油模型79
參考文獻79
3地表水環境模型構建程序與EFDC_Explorer基本功能82
3.1地表水環境模型構建程序及方法82
3.1.1問題分析和對像識別82
3.1.2模型的選擇85
3.1.3研究區域的確定和網格劃分87
3.1.4邊界條件與初始條件的確定89
3.1.5模型參數不確定性和敏感性分析91
3.1.6模型的率定和驗證95
3.1.7模擬結果展現與分析96
3.2EFDC_Explorer（EE）基本概述100
3.2.1Windows繫統環境協議100
3.2.2提示工具和Operator函數100
3.2.3單位和術語101
3.2.4EE文件101
3.3EE8.3主要工具欄103
3.3.1EFDC模型目標文件管理103
3.3.2Julian日期與公歷日期的轉換器105
3.3.3常用工具包106
3.3.4網格工具和實用程序106
3.3.5文本編輯107
3.3.6運行模型107
3.3.7運行時間108
3.3.8平面視圖查看器109
3.3.9剖面視圖查看器109
3.3.10生成新模型110
3.4前處理操作界面111
3.4.1地圖選項卡111
3.4.2描述選項卡112
3.4.3區域選項卡112
3.4.4激活模塊選項卡121
3.4.5時間/鏈接選項卡122
3.4.6水動力選項卡123
3.4.7波浪選項卡130
3.4.8鹽度選項卡130
3.4.9溫度選項卡131
3.4.10染料/水齡選項卡133
3.4.11泥沙選項卡135
3.4.12水質選項卡141
3.4.13拉格朗日粒子追蹤（LPT）選項卡147
3.5後處理操作界面150
3.5.1模型率定150
3.5.2模型比較158
3.6ViewPlan（2D）平面視圖159
3.6.1模擬結果加載161
3.6.2ViewPlan視窗162
3.6.3ViewPlan顯示選項171
3.6.4常規預處理功能175
3.6.5常用後處理功能176
3.6.6ViewPlan主要視圖選項177
3.7ViewProfile（2D）剖面視圖193
3.7.1切面/剖面194
3.7.2主要顯示選項194
3.7.3功能鍵196
參考文獻197
4河流水動力模擬案例實訓198
4.1項目概況198
4.2河流CVLGrid曲線正交網格繪制199
4.2.1網格構建199
4.2.2網格文件導入EE8.3及時間步長確定208
4.3邊界條件設置212
4.3.1設置水位邊界條件時間序列212
4.3.2設置排污口流量邊界條件時間序列214
4.3.3設置燃料濃度邊界條件215
4.3.4模型邊界位置及類型設置215
4.4初始條件設置220
4.4.1水位數據導入220
4.4.2Dye模塊激活220
4.5模型率定驗證223
4.5.1模型率定驗證步驟223
4.5.2率定驗證結果225
4.5.3模擬結果分析225
4.6模型使用小結227
參考文獻228
5淺水湖泊水動力和富營養化模擬案例實訓229
5.1水動力模擬案例229
5.1.1項目概況229
5.1.2網格劃分及時間步長確定230
5.1.3邊界條件設置235
5.1.4初始條件設置243
5.1.5模型參數不確定性和敏感性分析244
5.1.6模型的率定和驗證253
5.1.7情景模擬方案256
5.1.8模擬結果與討論257
5.1.9水動力模型使用小結259
5.2水質富營養化模擬案例260
5.2.1項目概況260
5.2.2邊界條件設置261
5.2.3初始條件和參數設置266
5.2.4模型參數不確定性和敏感性分析271
5.2.5模型率定和驗證281
5.2.6情景模擬方案285
5.2.7模擬結果與討論285
5.2.8水質富營養化模型使用小結289
5.3沉積物成岩模擬案例289
5.3.1項目概況289
5.3.2網格劃分292
5.3.3邊界條件設置292
5.3.4初始條件設置294
5.3.5不確定性和敏感性分析295
5.3.6模型率定驗證298
5.3.7沉積物成岩模型關鍵參數設置300
5.3.8模擬結果與討論304
5.3.9沉積成岩模型使用小結309
參考文獻309
6深水水庫水動力及水溫數值模擬案例實訓312
6.1項目概況312
6.1.1項目背景與研究目標312
6.1.2項目區域概況313
6.2網格劃分和時間步長設置314
6.2.1網格劃分314
6.2.2時間步長設置316
6.3邊界條件設置317
6.3.1流量數據318
6.3.2水溫數據320
6.3.3風場數據321
6.3.4大氣數據322
6.4初始條件設置323
6.5模型率定驗證325
6.5.1模型的校驗325
6.5.2模型關鍵參數設置326
6.6情景模擬方案327
6.6.1研究水位下降對水動力過程的影響327
6.6.2σ坐標水平壓力梯度誤差降低方法327
6.6.3SGZ混合坐標下水平壓力梯度誤差降低方法329
6.7模擬結果與討論330
6.7.1探究水位下降對水動力過程的影響330
6.7.2σ坐標下水平壓力梯度誤差降低方法334
6.7.3SGZ混合坐標下水平壓力梯度誤差降低方法335
6.8模型使用小結339
參考文獻340
7河口泥沙輸移及鹽水入侵模擬案例實訓342
7.1項目概況342
7.2網格劃分及相關設置343
7.2.1網格劃分類型343
7.2.2網格劃分344
7.2.3地形高程設置347
7.2.4時間步長設置348
7.3邊界條件設置349
7.3.1流量數據349
7.3.2示蹤劑數據351
7.3.3鹽度數據353
7.3.4潮汐調和數據353
7.3.5泥沙數據354
7.3.6邊界條件設置步驟356
7.4初始條件設置359
7.5模型關鍵參數設置361
7.5.1模塊確定361
7.5.2水動力參數362
7.5.3泥沙參數363
7.6模型率定驗證366
7.7模擬結果與討論368
7.7.1流場分布368
7.7.2鹽水入侵模擬分析371
7.7.3泥沙輸移模擬分析373
7.8模型使用小結376
參考文獻377
8EFDC_Explorer常見問題及處理方法378
8.1模型代碼結構378
8.1.1EFDC程序及功能簡介378
8.1.2模型的輸入文件381
8.2水動力模塊常見問題解析384
8.2.1網格與坐標繫統384
8.2.2常見運行錯誤386
8.2.3干濕邊界問題387
8.2.4Jetplume和Nearfield模型388
8.2.5垂向黏滯繫數和擴散繫數388
8.2.6風場設置392
8.2.7氣像數據設置（ASER.INP）394
8.2.8水動力模塊率定驗證參數396
8.2.9時間步長設置396
8.2.10風浪模塊397
8.2.11熱啟動397
8.2.12其他問題399
8.3運輸模塊常見問題解析399
8.3.1染料（dye）399
8.3.2水齡（waterage）400
8.4溫度和熱傳輸模塊常見問題解析401
8.5泥沙模塊常見問題解析402
8.6有毒物質模塊常見問題解析406
8.7水質模塊常見問題解析406
8.7.1水質邊界設置406
8.7.2TSS406
8.7.3藻類406
8.7.4水質指標408
……

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