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efdc模型原理与实践
EFDC（Environmental Fluid Dynamics Code）是一种用于水体
环境动力学模拟和水质模拟的数值模型。
它基于有限元和有限差分
方法，结合了流体动力学、水质动力学和沉积动力学等多个方面的
理论。
EFDC模型的原理是基于Navier-Stokes方程和质量守恒方程，
通过离散化和数值求解，模拟水体中流体的运动以及水质的传输和
转化过程。
模型考虑了流体的惯性、黏性和压力等因素，并考虑了
湍流效应、湍流扩散和湍流混合等现象。
在实践中，EFDC模型通常需要进行以下步骤：
1. 网格生成，根据研究区域的地形和水体特征，生成合适的网格，将水体划分为离散的网格单元。
2. 边界条件设置，根据实际情况，设置模拟区域的边界条件，
包括流量、水位、浓度等。
3. 物理参数设定，根据研究对象的特性，设置相关的物理参数，
如水体密度、粘度、扩散系数等。
4. 模型求解，利用数值方法对离散化后的方程进行求解，得到
水体流动和水质传输的模拟结果。
5. 模型验证与优化，将模拟结果与实测数据进行对比，验证模
型的准确性，并通过调整参数和边界条件等方式，优化模型的性能。
6. 模拟应用，利用已验证的模型，进行水体环境的预测和评估，例如水质预测、水污染溯源等。
总之，EFDC模型通过数值方法模拟水体中流体的运动和水质的
传输，可以帮助研究人员深入理解水体环境动力学过程，并为水环
境管理和保护提供科学依据。
EFDC模型概述与应用分析作者：张以飞等来源：《环境影响评价》2015年第03期摘要：EFDC模型是被美国国家环境保护局推荐使用的免费开源先进水环境数学模型。
通过详细介绍EFDC的基本原理及水动力、水质、波浪、沉积物等各个模块之间的关系和主要功能，以及各模块在输入、计算和后处理方面的特点，进一步归纳了国内外有代表性的应用实例，为EFDC模型在国内的发展和应用提供参考。
关键词：水环境；EFDC；水动力模型；水质模型DOI： 10.14068/j.ceia.2015.03.018中图分类号：X8203文献标识码：A文章编号：2095-6444（2015）03-0070-03随着经济、社会和科学的发展，人们对水环境质量的要求日益提高。
同时，人们面临的水环境问题也更加复杂。
因此，需要将数学方法与水环境化学、水力学等学科相结合，建立水动力与水质数学模型，以定量研究水体环境、化学以及生态等要素的变化，从而更好地为保护环境和生态服务。
目前，美国、丹麦和荷兰等国家已经提出了各自比较成熟的水环境数学模型。
在这些模型基础上发展而来的软件，如MIKE、Delft3D和CAEDYM等，大多包括了水动力、水质、有毒物质、波浪、泥沙等多个模块，有着比较完善的功能和便于操作的人性化界面。
但是，这些软件大多是商业软件，价格不菲。
我国很多学者利用包括水质数学模型在内的各种手段，对水环境质量演变规律进行了研究，并取得了一定成果。
但我国学者初期工作比较分散，所使用的软件程序也多为自行开发，迄今仍缺乏成系统的操作界面，为工程人员的使用带来很大困难。
因此，在实际应用中，设计和工程人员更多购买国外商业软件。
这一问题不但造成了大量金钱方面的浪费，也在一定程度上延缓了我国水环境数学模型的进展。
EFDC（Environmental Fluid Dynamics Code）模型是一种免费、开源的水环境数学模型，可以对湖泊、河道和河口等水域进行有效模拟，是美国国家环境保护局推荐的水动力和水质模型之一。
EFDC模型背景1.EFDC模型EFDC（Environmental Fluid Dynamics Code）是基于微软操作系统开发的三维（3D）环境流体生态动力学模型（EFDC）的前处理和后处理系统模型。
EFDC模型最初由美国弗吉尼亚大学海洋科学研究所（VIMS，Virginia Institute of Marine Science at the College of Williamand Mary）的John Hamrick（Hamrick，1992-1996）教授用Fortran77语言开发设计，后改用Fortran95进行再次开发，稳定性和计算效率等均有大幅度提高。
目前EFDC由美国环境保护署（EPA）进资助，经过近20年的发展和完善，已经成为美国国家环保署最为推崇的模型之一，被广泛应用于各个大学、政府和环境咨询机构。
目前，是美国最大日负荷总量（TMDL）等环境保护计划中主要使用的水质模型，并且该模型到目前为止被誉为21世纪最有发展前途的环境流体动力学模型，1.2EFDC模型的版本和主要模块EFDC模型有多个不同的版本，它们分别代表了计算机不同的操作菜单和功能。
其最初版本和美国环保部版本是完全开源的，另外有些版本是经过商业开发，虽然核心部分仍是开源的，但是前后处理模块是完全商业化的，无论哪种版本，EFDC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。
EFDC模型主要包括水动力、标量输运、水质、泥沙模块和有毒模块五个部分。
结构关系图如下：水动力模块是EFDC模型的基础；水质模块主要负责处理各种水质变量的源和汇；泥沙模块将泥沙分为粘性和非粘性两大类，用户可以根据需求进行相关设置；有毒物质模块和泥沙模块类似，计算各种有毒物质的源和汇；波浪模块基于能量平衡方程构建，并留有程序接口，用户可以将SWAN等外部模型的计算结果导入。
efdc模型原理与实践-回复[efdc模型原理与实践]EFDC（Environmental Fluid Dynamics Code）是一种基于数学模型的水动力模拟软件，是目前国际上被广泛应用于海洋、湖泊、河流和水库等水域环境研究的一种工具。
本文将逐步介绍EFDC模型的原理和实践过程。
一、EFDC模型原理1.1 模型基本原理EFDC模型基于二维深度平均水动力方程和质量守恒方程。
其基本原理是将水域划分为网格单元，在每个网格单元内，模拟流体中的质量、动量和能量传递过程。
通过求解这些方程，可以得到水域内的流速、水位、温度、盐度等参数的空间分布和变化规律。
1.2 模型输入和边界条件EFDC模型的输入包括水域的几何形状、初始条件、边界条件和物理参数等。
其中，几何形状描述了水域的边界和物体的位置，初始条件提供了模拟起始时的状态，边界条件定义了模型边界的流量、水位、盐度和温度等参数，物理参数则描述了水体的运动、混合和输运过程。
1.3 数值解算方法EFDC模型采用有限差分或有限元方法对水动力方程和质量守恒方程进行离散，然后通过迭代求解得到稳定的解。
在求解过程中，需要考虑网格的选择、时间步长的确定和边界条件的插值等问题，以保证模拟结果的准确性和稳定性。
二、EFDC模型实践过程2.1 模型建立首先，需要根据实际情况，使用专业软件（例如AutoCAD）绘制出水域的几何形状，并给出各个网格单元的划分。
然后，根据水域的特点和目标研究问题，确定模型的初始条件和边界条件，并选择合适的物理参数。
最后，利用EFDC模型的建模工具，将上述输入数据输入模型中，建立起模型。
2.2 模型校验在模型建立完毕后，需要对模型进行校验，以验证其准确性和可靠性。
通常，可以利用已有的实测数据或其他模型的结果与EFDC模型的模拟结果进行对比，进行一致性分析和误差估计。
在校验过程中，需要调整模型的参数和边界条件，直到模拟结果与实测数据或其他模型的结果匹配较好。
“efdc模型”资料文集目录一、基于GIS与EFDC模型的河湖水质监测系统研究与实现二、基于GIS与EFDC模型的河湖水质监测系统研究与实现三、基于EFDC模型对太湖微塑料迁移规律及污染概率分布的模拟四、基于EFDC模型的深圳水库富营养化模拟五、EFDC模型在河口水环境模拟中的应用及进展六、基于EFDC模型的滇池水质模拟基于GIS与EFDC模型的河湖水质监测系统研究与实现随着工业化进程的加速和城市化的发展，河湖水质受到严重的污染，水质监测变得尤为重要。
传统的水质监测方法具有效率低、精度差等缺点，无法满足现代水质监测的需求。
因此，本研究旨在构建一个基于GIS与EFDC模型的河湖水质监测系统，以提高水质监测的效率和精度。
GIS（地理信息系统）是一种强大的空间信息管理工具，可以用于收集、存储、分析和可视化地理数据。
而EFDC（环境流体动力学模型）是一种模拟和预测水环境变化的模型，可以对水体中的各种污染物进行模拟和预测。
数据采集与处理：通过安装在水域周边的自动监测站，收集水域的水质数据，包括pH值、溶解氧、浊度、总磷等。
数据经过预处理后，利用GIS系统进行空间分析和可视化。
GIS系统设计：利用GIS的空间分析功能，对水质数据进行分析和可视化。
同时，将水域划分为不同的区域，根据EFDC模型进行污染物模拟和预测。
EFDC模型应用：根据GIS系统划分的区域，建立相应的EFDC模型，模拟不同区域的水质变化情况，预测未来的水质趋势。
监测与预警：根据模拟和预测结果，对水质进行实时监测，一旦发现水质异常或超过阈值，立即发出预警，为管理部门提供决策依据。
本研究成功构建了一个基于GIS与EFDC模型的河湖水质监测系统，实现了水质的实时监测、模拟预测和预警功能。
该系统提高了水质监测的效率和精度，为河湖水质的管理和保护提供了有力支持。
未来，我们将继续优化系统功能，提高模型精度，以期为更多的河湖水质监测提供技术支持。
基于GIS与EFDC模型的河湖水质监测系统研究与实现随着工业化进程的加速和城市化的发展，河湖水质受到严重的污染，水质监测变得尤为重要。
EFDC模型概述与应用分析作者：张以飞等来源：《环境影响评价》2015年第03期摘要：EFDC模型是被美国国家环境保护局推荐使用的免费开源先进水环境数学模型。
通过详细介绍EFDC的基本原理及水动力、水质、波浪、沉积物等各个模块之间的关系和主要功能，以及各模块在输入、计算和后处理方面的特点，进一步归纳了国内外有代表性的应用实例，为EFDC模型在国内的发展和应用提供参考。
关键词：水环境；EFDC；水动力模型；水质模型DOI： 10.14068/j.ceia.2015.03.018中图分类号：X8203文献标识码：A文章编号：2095-6444（2015）03-0070-03随着经济、社会和科学的发展，人们对水环境质量的要求日益提高。
同时，人们面临的水环境问题也更加复杂。
因此，需要将数学方法与水环境化学、水力学等学科相结合，建立水动力与水质数学模型，以定量研究水体环境、化学以及生态等要素的变化，从而更好地为保护环境和生态服务。
目前，美国、丹麦和荷兰等国家已经提出了各自比较成熟的水环境数学模型。
在这些模型基础上发展而来的软件，如MIKE、Delft3D和CAEDYM等，大多包括了水动力、水质、有毒物质、波浪、泥沙等多个模块，有着比较完善的功能和便于操作的人性化界面。
但是，这些软件大多是商业软件，价格不菲。
我国很多学者利用包括水质数学模型在内的各种手段，对水环境质量演变规律进行了研究，并取得了一定成果。
但我国学者初期工作比较分散，所使用的软件程序也多为自行开发，迄今仍缺乏成系统的操作界面，为工程人员的使用带来很大困难。
因此，在实际应用中，设计和工程人员更多购买国外商业软件。
这一问题不但造成了大量金钱方面的浪费，也在一定程度上延缓了我国水环境数学模型的进展。
EFDC（Environmental Fluid Dynamics Code）模型是一种免费、开源的水环境数学模型，可以对湖泊、河道和河口等水域进行有效模拟，是美国国家环境保护局推荐的水动力和水质模型之一。
efdc简单模拟例子EFDC（Environmental Fluid Dynamics Code）是一种用于模拟水体环境流动和水质传输的数值模型。
它是基于有限元方法和有限体积法的数值计算模型，广泛应用于水体环境工程、港口海岸工程、河流湖泊工程等领域。
下面将以EFDC简单模拟例子为题，列举一些有关EFDC的内容。
一、EFDC的基本原理EFDC是通过对水动力学和水质过程进行数学建模，利用计算机进行求解，以模拟水体流动和水质传输过程。
它基于质量守恒方程和动量守恒方程，在二维或三维空间中离散化求解，得到水体流动和水质分布的数值结果。
二、EFDC的应用领域EFDC广泛应用于水体环境工程、港口海岸工程、河流湖泊工程等领域。
在水体环境工程中，EFDC可以用于模拟河流、湖泊、水库等水体的流动和水质分布，评估水体环境质量、水资源管理等。
在港口海岸工程中，EFDC可以用于模拟海洋潮流、波浪等条件下的港口水动力学过程，评估港口工程的设计和运行。
此外，EFDC还可以应用于水污染物传输、水生态系统模拟等方面。
三、EFDC的模拟过程EFDC的模拟过程包括数据准备、模型建立、模型求解和结果分析等步骤。
首先，需要收集和整理所需的输入数据，包括水体的地形数据、边界条件、初始条件等。
然后，根据模拟目标和实际情况，建立数学模型，设定求解参数。
接下来，利用计算机进行模型求解，得到水体流动和水质传输的数值结果。
最后，对模拟结果进行分析和评估，验证模型的准确性和可靠性。
四、EFDC的模型验证为了确保模拟结果的准确性和可靠性，需要对EFDC模型进行验证。
模型验证可以通过与实测数据的对比来进行。
例如，在模拟湖泊水动力学过程时，可以与湖泊水位、流速等实测数据进行对比，评估模型的精度和适用性。
如果模拟结果与实测数据吻合较好，则说明模型具有较高的准确性和可靠性。
五、EFDC的参数敏感性分析EFDC模型中存在一些参数，如底摩擦系数、湍流参数等，这些参数对模拟结果有一定的影响。
efdc模型原理与实践摘要：一、efdc模型的背景和简介1.背景介绍2.efdc模型的基本概念二、efdc模型的基本原理1.数学模型2.模型参数3.模型假设三、efdc模型的实践应用1.应用领域2.应用案例3.模型优缺点分析四、efdc模型的拓展和未来展望1.模型拓展2.未来发展趋势3.与其他模型的比较正文：efdc模型，即扩展的流体动力学模型（Extended Fluid Dynamics Model），是一种用于描述污染物在河流系统中的迁移、转化和降解过程的数学模型。
该模型由美国环境保护署（USEPA）于1999年提出，是基于流体动力学模型（EFDM）的改进版本，具有更强的适用性和准确性。
一、efdc模型的背景和简介在过去的几十年里，随着工业化和城市化进程的加快，水污染问题日益严重。
为了更好地保护水资源，许多研究者致力于开发和优化水环境模型，以更准确地评估污染物的迁移和转化过程。
efdc模型就是在这样的背景下应运而生的。
二、efdc模型的基本原理efdc模型是一种三维、非稳态、一维污染物迁移模型。
它基于质量守恒、动量守恒和能量守恒原理，描述了污染物在水体中的传输过程。
模型参数包括水文参数（如流量、水深等）、水质参数（如污染物浓度、降解速率等）和地形参数（如河床糙率、渠道坡度等）。
模型的假设包括：污染物在河流中均匀混合、河流为恒定流等。
三、efdc模型的实践应用efdc模型已被广泛应用于地表水、地下水和废水处理系统中的污染物迁移研究。
在我国，efdc模型被广泛应用于水污染防治、水环境规划和管理等领域。
例如，在长江、黄河等主要河流的污染防治工作中，efdc模型被用于预测污染物浓度、评估污染源的影响等。
此外，该模型还被用于评估污水处理厂的运行效果和改进方案。
四、efdc模型的拓展和未来展望随着科学技术的进步和对水环境问题的日益重视，efdc模型在不断拓展和完善。
一方面，模型参数和假设日益精细化，以提高模型的准确性和适用范围；另一方面，研究者还在开发与其他模型的耦合技术，以便更全面地描述水环境中的各种过程。
地表水环境数值模拟与预测——efdc建模技术及案例实训地表水环境数值模拟与预测是一种基于数学方法和计算机模型的技术，可以对地表水环境的水质、水量及水流动态进行模拟与预测，为水环境管理和决策提供科学依据。
在这项技术中，EFDC （Environmental Fluid Dynamics Code）建模技术是一种常用且广泛应用的方法。
EFDC建模技术使用数值模型来模拟地表水环境中的水动力过程，以及与水质有关的物理、化学和生物过程。
该技术基于Navier-Stokes 方程、质量守恒方程和相关的物理学原理，结合网格划分和离散计算方法，通过计算机程序来模拟和预测水体的运动和混合过程。
EFDC建模技术可以对各种复杂的水体系统进行建模，如河流、湖泊、水库、沿海区域等。
通过收集和整理相关的水动力、水质和水生态学数据，可以对水环境进行定量的数值模拟和预测。
利用该技术，可以研究水体中的水流速度、水位变化、溶解氧、水温、营养盐、悬浮物、有机物等物理、化学和生物参数的空间和时间分布规律。
EFDC建模技术在实际应用中有着广泛的应用场景。
例如，可以用于评估工业废水排放对水体的影响，预测水污染物的扩散和转移路径，指导水资源规划和管理，优化水环境监测网络布局，并提供紧急事件应急响应等。
此外，EFDC建模技术还可以与其他模型和数据集成，提高模拟和预测的准确性和可靠性。
例如，可以将EFDC模型与水质模型、生态模型和气象模型等进行耦合，以获得更全面和综合的水环境模拟结果。
总之，EFDC建模技术是一种重要的工具，可以对地表水环境进行数值模拟和预测，为水环境管理和决策提供科学依据。
随着该技术的不断发展和完善，相信将在未来对水环境保护和可持续发展起到越来越重要的作用。
环境流体力学模型efdc环境流体力学模型（Environmental Fluid Dynamics Code，简称EFDC）是一种用于研究和模拟水体环境动力学过程的计算方法。
EFDC模型结合了流体力学、传热学、溶质迁移和生态过程，能够更全面地解释水体中的环境变化以及其对生态系统的影响。
EFDC模型的研究和应用领域非常广泛，包括水资源管理、水污染控制、自然灾害预测、生态保护与修复等。
通过对环境流体力学的模拟和分析，EFDC模型能够帮助我们更好地理解和预测水体中的动力学过程，为决策者制定环境保护和生态修复策略提供科学依据。
EFDC模型的核心是流体动力学方程组的求解。
其基本原理是通过对水体的运动、传热、溶质迁移和生态过程进行数学建模，再结合数值计算方法对方程进行求解，能够模拟出水体中各项物理过程的变化规律。
通过对边界条件和初始条件的设定，EFDC模型能够模拟不同环境条件下的水体动力学过程，并预测未来的变化趋势。
EFDC模型具有很多优点。
首先，它能够模拟非常复杂的水体环境，包括湖泊、河流、河口等各种水体类型。
其次，EFDC模型能够考虑多种物质的运动和相互作用，从而更准确地预测水体中的污染扩散和溶质迁移过程。
最重要的是，EFDC模型通过模拟和分析，可以为环境保护和生态修复提供指导意义。
决策者可以利用模型结果，制定相应的措施和策略，实现水体环境的保护和修复。
然而，EFDC模型也存在一些挑战和限制。
首先，模型的建立和求解是一个复杂的过程，需要具备一定的数学和计算机知识。
此外，模型对数据的需求较高，需要大量的实测数据和边界条件，才能获得准确的模拟结果。
同时，模型的参数选择和验证也需要一定的经验和专业知识，以确保模拟结果的可靠性和准确性。
总之，EFDC模型在研究和应用领域具有重要的意义。
通过对水体环境的模拟和分析，可以更好地理解和控制水体中的动力学过程，为环境保护和生态修复提供科学依据。
然而，模型的建立和求解过程需要克服一些挑战和限制，需要系统的知识和数据支撑。
efdc水动力模拟原理欧拉【指定主题】efdc水动力模拟原理欧拉【引言】在水资源管理、环境保护、河流治理等领域，水动力模拟是一项重要的工具。
在水动力模拟中，efdc模型是一种常用的水动力模型之一，其模拟原理基于欧拉方程。
本文将深入探讨efdc水动力模拟的原理，重点关注其欧拉方程的应用及原理解析，希望能给读者带来详实而全面的了解。
【正文】1. efdc水动力模拟的背景和意义efdc（Environmental Fluid Dynamics Code）是一种被广泛运用于水动力模拟的二维数值模型。
这种模型具备较高的计算效率和准确性，其模拟结果可以为决策者提供重要的参考依据。
efdc模型基于水动力学理论和欧拉方程，能够模拟水体的流动、污染物传输等重要过程，对于水资源管理、生态修复等领域具有重要意义。
2. 欧拉方程的应用原理欧拉方程是流体动力学中的基本方程之一，描述了流体的运动规律。
在efdc模型中，应用了欧拉方程来模拟水体的运动。
欧拉方程使用基本的物理和数学原理，解决了流体的速度、压力和密度之间的相互作用关系，从而实现了水动力学过程的模拟。
3. 欧拉方程的具体形式和含义欧拉方程可以表达为：∂v/∂t + (v·∇)v = -∇P/ρ + g + F其中，v是流体的速度矢量，∂v/∂t表达了速度随时间的变化率，(v·∇)v表示速度梯度的点积，-∇P/ρ是压力梯度对密度的影响，g表示重力加速度，F表示其他外力的影响。
4. 欧拉方程在efdc模型中的应用在efdc模型中，欧拉方程被应用于对水体运动的模拟。
通过将欧拉方程离散化，可以计算出水体在不同时刻和空间位置的速度和压力分布。
efdc模型将水体划分为网格单元，通过对每个网格单元的速度和压力进行求解，得出整个水域中的水动力过程。
这种模型具备较高的计算效率和准确性，在实际应用中广泛受到青睐。
5. efdc模型的优势和局限性efdc模型作为一种水动力模型，具备许多优势。
cfd在能源与动力工程方面的应用与展望CFD在能源与动力工程方面的应用与展望一、引言CFD（Computational Fluid Dynamics，计算流体力学）是一种通过数值模拟方法来研究流体流动和传热问题的工程技术。
随着计算机性能的提升和数值模型的不断改进，CFD在能源与动力工程领域得到了广泛应用。
本文将从燃烧、风力发电、核能以及航空航天等方面介绍CFD在能源与动力工程中的应用，并展望其未来发展。
二、CFD在燃烧中的应用1. 燃料混合与燃烧过程优化CFD可以模拟不同燃料混合比例下的燃料燃烧过程，通过调整气体进口速度和喷嘴结构等参数，优化燃料混合效果，提高燃料利用率和减少污染物排放。
2. 煤粉气化过程模拟CFD可以对复杂的气化反应进行建模和仿真，预测气化过程中各组分浓度分布、温度分布等参数变化情况，为优化气化反应器设计和操作提供依据。
3. 燃烧室设计与优化CFD可以模拟不同燃烧室结构下的流动和传热过程，通过调整燃料喷射角度、燃料喷射速度等参数，优化燃烧室结构，提高燃料的完全燃烧率和减少污染物排放。
三、CFD在风力发电中的应用1. 风场建模与风机布局优化CFD可以模拟不同地理环境下的风场分布情况，通过调整风机的位置和高度等参数，优化风机布局，提高风能利用效率。
2. 风机叶片设计与优化CFD可以模拟风机叶片在不同工况下的气动特性，通过调整叶片形状、倾角等参数，优化叶片设计，提高转轮的产能和效率。
四、CFD在核能中的应用1. 核反应堆堆芯流动与传热分析CFD可以模拟核反应堆堆芯中冷却剂（如水）的流动情况，并预测温度分布、压力分布等参数变化情况，为核反应堆的安全运行提供依据。
2. 燃料元件热工水力特性分析CFD可以模拟燃料元件中冷却剂的流动和传热过程，预测温度分布、压力分布等参数变化情况，为优化燃料元件设计和运行参数提供依据。
五、CFD在航空航天中的应用1. 飞机气动特性分析与优化CFD可以模拟飞机在不同速度、高度等工况下的气动特性，通过调整机翼形状、机身外形等参数，优化飞机设计，提高升力和减小阻力。
EFDC模型在地表水环境模拟中的应用及进展摘要：EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code) 是EPA 最为推荐使用的水质模型之一，使用范围较广泛，能够模拟河流、湖泊、河口、水库、湿地和近海区域等多种水体的三维水流、泥沙迁移和化学过程。
文章综述了相关文献的研究结构，分别介绍了EFDC 的基本原理、模块结构、基本方程、应用流程以及其在各类地表水模拟中的应用和发展。
关键词：EFDC；模拟；应用Development and application of EFDC model in simulation of surface water environmentAbstract：EFDC (Environmental Fluid Dynamics Code) is one of the water quality models mostly recommended by EPA and has a wide application in watersystems including: rivers, lakes, estuaries, reservoirs, wetlands, and near-shore to coastal regions which can simulate the three-dimensional (3-D)flow, transport, and biogeochemical process happened in them.In thispaper, base on lots of reference literatures, the principle, model structures,primary equations and application process were introduced firstly,respectfully. Then its application and advance in simulation of surfacewater environment were also summarized and analyzed.Key words：EFDC; estuarine; applicationEFDC模型在地表水环境模拟中的应用及进展引言水质模型研究一直是环境科学研究的重要内容之一，它是定量描述污染物在水体中迁移转化规律的数学方程，涉及到气象、水文、水力、水化学、水生物、沉积物、数学、计算机等多门学科知识。
Journal of Water Resources Research 水资源研究, 2014, 3, 247-256Published Online June 2014 in Hans. /journal/jwrr/10.12677/jwrr.2014.33031The Research and Application Progress ofEnvironmental Fluid Dynamics CodeHainan Ai, Wenshi Zhang, Xuebin Hu, Qiang He, Yuanyuan LiuKey Laboratory of the Three Gorges Reservoir Region’s Eco-Environment, Ministry of Education,Chongqing University, ChongqingEmail: aihainan@Received: Apr. 2nd, 2014; revised: Apr. 9th, 2014; accepted: Apr. 15th, 2014Copyright © 2014 by authors and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY)./licenses/by/4.0/AbstractWith improvement of people’s understanding of environmental problems and the rapid develop-ment of computer science, simulation of environmental processes has become a research focus in the field of environmental science and geochemistry. Environmental Fluid Dynamics Code is de-veloped according to multiple mathematical models by Virginia Institution of Marine Science.Based on more than 200 papers from journal at home and abroad from 2003 to 2013, this paper presents the application and study of hydrodynamic model, water quality model and sediment model about estuaries, rivers, lakes and reservoirs, and meanwhile analyzes the development di-rection of EFDC.KeywordsEFDC, Hydrodynamic Model, Water Quality Model, Sediment Model环境流体动力学代码EFDC模型的研究及应用进展艾海男，张文时，胡学斌，何强，刘媛媛重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室，重庆Email: aihainan@作者简介：艾海男(1982-)，男，副教授，主要从事活性污泥数学模型、排水管道污水处理研究。
收稿日期：2014年4月2日；修回日期：2014年4月9日；录用日期：2014年4月15日摘要随着人们对环境问题认识的不断提高以及计算机科学的迅速发展，环境过程的模拟及再现已成为当今环境科学与地球化学领域的热点。
环境流体动力学代码(Environmental Fluid Dynamics Code, EFDC)模型是由美国弗吉尼亚州海洋研究所(VIMS)根据多个数学模型集成开发的综合模型。
基于2003~2013年发表在国内外期刊的200多篇论文，综述了EFDC模型中水动力模块、水质模块、泥沙模块在河口、河流、湖库等水环境领域研究中的应用，探讨了EFDC模型的发展方向。
关键词EFDC，水动力模型，水质模型，泥沙模块1. 引言水环境研究所涉及的空间尺度大、污染物成分众多及环境过程错综复杂，仅凭借实验分析和现场监测具有较大的难度，通过建立数学模型实现水环境的数值模拟成为了该领域的热点[1] [2]。
水质模型起源于上世纪二十年代，由美国学者Streer和Phelps对耗氧过程动力学分析后提出的S-P模型。
二十世纪六十年代后基于计算机科学的快速发展，出现了大量的水环境模型。
如今运用较为广泛的有EFDC、WASP、QUAL、SWAT及MIKE系列模型以[3]-[5]。
这些模型都试图将水文过程、水动力过程与水质的生化反应动力学相结合。
其中SWAT属于分布式水文模型，多用于流域尺度；QUAL仅适用于一维、二维的河流模拟；WASP虽然应用于各类水体的水质模拟，但在水动力模拟方面较EFDC稍显弱势；MIKE系列模型涵盖了水环境模拟和流域水文过程模拟且操作界面良好，但其源程序不公开，价格昂贵。
EFDC模型是由美国弗吉尼亚州海洋研究所Hamrick等开发，适用于河流、湖泊、水库、河口、海洋和湿地等地表水系统水动力、水质及泥沙的数值模拟，包括一维、二维(垂向和平面)和三维模拟。
上世纪90年代该模型在北美Chesapeake海湾、York River河口、佛罗里达Indian河都得到成功的运用，目前国内密云水库、洱海、太湖、长江及长江口等也有运用[6]-[9]。
此外，EFDC模型具有公开的源代码，可免费获取，经过前后处理工具封装后的商业模型的价格也相对便宜(如由美国DSI公司开发EFDC-Ex- plorer系列软件)。
本文以2003~2013年国内外公开发表的200多篇论文为基础，综述了EFDC模型中各个模块在各种水环境的应用及研究进展，旨在为其今后的应用研究提供基础累积。
2. EFDC模型2.1. EFDC模型的模块及基本原理EFDC模型原理和计算方法与Blumberg-Mellor模型和美国陆军工程学院的Chesapeake Bay模型相似，并采用FORTRAN77编制，集水动力模块、水质模块和泥沙模块为一体，见图1。
EFDC模型水动力模块主要采用CH3D水力学原理，主控方程的求解采用外模与内模分裂的方法先后进行数值求解。
在求解过程中采用Mellor和Yamada提出的2阶紊流闭合模型求得垂向涡粘系数和涡动扩散系数。
模型的水质模块源于CE-QUAL-ICM模型，在水动力模块提供的物理条件并考虑泥水界面行为的基础上模拟多项水体污染物的迁移转化。
模型的泥沙模块把沉积物分为黏性和非黏性泥沙，泥沙在水体中以悬移质形态运动并采用三维对流扩散方程运算。
Figure 1. EFDC model structure diagram图1. EFDC 模型结构示意图EFDC 模型的模拟过程是首先进行水动力运算，再进行水质、泥沙及有毒物质的模拟。
模型初始条件以文本的形式输入，而且输入文件具有通用性。
同时，EFDC 模型的输出结果形成的传输场可以用于其它水质模型，如WASP 与CE-QUAL-ICM 模型[10]。
2.2. EFDC 模型的主控方程EFDC 模型基于三维水动力学方程，在水平方向和垂直方向分别采用曲线正交坐标变换和σ坐标变换，可得到如下主控方程：1) 连续性方程 ()()()y u x v H m H m H mw m Q t x y zζ∂∂∂∂+++=∂∂∂∂ (1) 2) 动量方程 ()()()()()1y uu y u x vu xv y y v u m H m mH m H mwu m mf v u H t x y z x y g P h H p u m H m z m A Q x x x z z H z ζ∂∂∂∂∂ ∂+++−+− ∂∂∂∂∂∂∂+∂∂∂∂∂ =−−−++ ∂∂∂∂∂∂(2) ()()()()1y y x xu x x v v m Huv m m Hvv mwv m mHv mf v u H t x y z x y g P h H p v m H m z m A Q y y y z z Hz ζ∂∂∂∂ ∂∂+++++− ∂∂∂∂∂∂+ ∂∂∂∂∂ =−−−++ ∂∂∂∂∂∂ (3) 3) 状态方程()232436495999.843 6.794109.09510 1.00210 1.12010 6.53610ρθθθθθ−−−−−=+×−×+××−×+×× (4) 4) 浓度运输方程 ()()()()1y x b m Hu m Hv mH mw m A Q t x y z z H z ∅∂∅∂∅∂∅∂∅∂∂∅ +++=+ ∂∂∂∂∂∂(5) 为适应实际边界，通常水平方向采用x ，y 正交曲线坐标，垂向采用σ坐标系：()*z z h H =+=()()*z h h ζ++，z 取值范围[0, 1]；*z 代表σ转换前实际的垂向物理坐标，总深度H h ζ=+，h 为底床高程，ζ为自由水面高程，m ；u 和v曲线正交坐标系下x 和y 方向的流速分量；w 为σ坐标下垂向流速；m x 、m y 和m 为Jacobian 曲线正交坐标转换系数，x y m m m =；H Q 为降雨、蒸发、地下水相互作用、取水或点源和非点源入流；p 为相对静水压力；f 为柯氏力参量；A v 为垂向紊流黏滞系数；u Q 和Q v 为动量源汇项；A b 为垂向紊动扩散系数；Q ∅为源汇项；∅为某种水质组分的浓度。
3. EFDC 模型应用3.1. EFDC 水动力模块的应用水动力模型是用以描述水体的水文特征、流场变化的数学模型。
EFDC 模型水动力模块能够模拟河流、湖泊的动力学过程，在模拟复杂水环境的动力学过程(如河口海湾的漫滩、潮汐、盐度入侵)及拉格朗日粒子示踪方面也有明显的优越性。
EFDC 模型对漫滩的模拟主要采用干湿网格控制的方法，即在模拟过程中设定临界水深以判定干湿网格类型。
通常实际网格和计算机内部网格都是采用的(I, J, K)网格索引进行定义，而在不规则的区域中表示湿网格图时很可能对应到干网格。
因此Ji 等基于EFDC 模型在对加利福利亚Morro 海湾浅滩进行数值模拟时将水平方向索引(I, J)转化为单个索引(L)，优化了计算内部存储和网格生成，从而提高了运算的效率[11]。
