hec教程用戶手冊(cè)中文版

1、報(bào)告文件頁(yè)格式提供OMB No. 0704-0188這個(gè)信息選項(xiàng)的公共報(bào)告主題平均 1 小時(shí)做出反應(yīng)，包括及時(shí)的評(píng)論說(shuō)明書(shū)、搜尋存在的數(shù)據(jù)源、收集和維護(hù)需要的數(shù)據(jù)、完成和評(píng)述收集的 與這個(gè)主題相關(guān)的評(píng)論或者任何其它信息，包括簡(jiǎn)化這個(gè)主題的信息等到以下地址：Washington Headquarters Services, Directorate for Information Operations and Report, 1215 JeffersonDavis Highway, Suite 1204, Arlington, VA 22202-4302, 并發(fā)到 the Office of ma

2、nagement and Budget, Paperwork Reduction Project(0704-0188), Washington, DC 205031.商使用（空出）2.報(bào)告日期2002 年 11 月3.報(bào)告類(lèi)型和相關(guān)日期計(jì)算機(jī)程序文件4.標(biāo)題和副標(biāo)題HEC-RAS, River Analysis System Users Manual5.基金6.作者Gary W. Brunner7.完成名稱和地址US ARMY CORPS OF ENGINEERS HYDROLOGIC ENGINEERING CENTER (HEC)609 Second StreetDavid, CA 956

3、16-46878.完成報(bào)告號(hào)CPD-689.制造商/商名稱和地址10 制造商/商報(bào)告號(hào)11.附加注釋12a.分發(fā)/獲取方式12b.分發(fā)代碼13.摘要（不超過(guò) 200 字）美國(guó)工程河流分析系統(tǒng)（HEC-RAS）軟件可以完成一維恒定流和非恒定流的河道水力計(jì)算。HEC-RAS 是一個(gè)設(shè)計(jì)為多任務(wù)多用戶網(wǎng)絡(luò)環(huán)境交互式使用的完整軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)由圖形用戶界面（GUI）、的水力分析模塊、數(shù)據(jù)和管理、圖形和報(bào)告工具組成。HEC-RAS 系統(tǒng)最終包含三個(gè)一維水力分析模塊：（1）恒定流水面線計(jì)算；（2）非恒定流模擬；（3）運(yùn)動(dòng)邊界的泥沙輸送。這三個(gè)模塊都使用共同的數(shù)據(jù)形式、公用的圖形數(shù)據(jù)及水力計(jì)算程序。除了這三

4、個(gè)水力分析模塊外，在基本水面線算出后，該系統(tǒng)包含了幾個(gè)可被調(diào)用水力設(shè)計(jì)特征。HEC-RAS 當(dāng)前版本支持恒定流及非恒定流水面線計(jì)算。今后版本中將增加新的對(duì)其他水力特征的計(jì)算和附加功能。14.主題詞水面線，河流水力學(xué)，恒定流與非恒定流，計(jì)算機(jī)程序15.頁(yè)數(shù) 42016.價(jià)格代碼17.報(bào)告安全分級(jí)無(wú)18.本頁(yè)安全分級(jí)無(wú)19.摘要安全分級(jí)無(wú)20.摘要限制不限制河流分析系統(tǒng)，HEC-RAS軟件分發(fā)和獲得方式HEC-RAS 軟件的可執(zhí)行代碼和可執(zhí)行文件是公開(kāi)的，軟件由美國(guó)工程水文工程中心開(kāi)）發(fā)。軟件由美國(guó)資助開(kāi)發(fā)，是公開(kāi)的。軟件可以從我們的（。水文工程中心（HEC）對(duì)軟件的非用戶不提供技術(shù)支持。（在我們

5、的上）查看出售方列表，查找提供程序以及文件和提供技術(shù)支持的組織。但是，我們會(huì)對(duì)全部程序錯(cuò)誤的文本建議做出回復(fù)。文件錯(cuò)誤是指由于程序錯(cuò)誤引起的軟件缺陷而不是用戶輸入數(shù)據(jù)錯(cuò)誤引起的模型問(wèn)題。·封面草圖改編自：加利福尼亞州 水部手冊(cè)，洪泛平原管理1986年8月目錄目錄01前言1簡(jiǎn)介31.11.2模型系統(tǒng)的基本原理3程序功能的概述31.2.11.2.21.2.31.2.4用戶界面3水力分析模塊4數(shù)據(jù)和管理5圖形和報(bào)告51.31.4HEC-RAS文件5本手冊(cè)概述62安裝HEC-RAS軟件72.12.22.3硬件和軟件要求7安裝程序7卸載軟件83HEC-RAS概述93.13.2啟動(dòng)HEC-RAS

6、9用HEC-RAS建立水力模型的步驟123.2.13.2.23.2.33.2.43.2.5啟動(dòng)新工程12輸入圖形數(shù)據(jù)12輸入流量數(shù)據(jù)和邊界條件14進(jìn)行水力計(jì)算15查看和打印結(jié)果163.3導(dǎo)入HEC-2 數(shù)據(jù)203.3.1 首先應(yīng)該知道的事項(xiàng)203.3.2 導(dǎo)入HEC-2 數(shù)據(jù)的步驟21再現(xiàn)HEC-2 結(jié)果23獲取和使用幫助243.43.54應(yīng)用實(shí)例254.1 啟動(dòng)新建工程254.2 輸入圖形數(shù)據(jù)264.2.1 繪制河流水系圖26- i -目錄4.2.24.2.34.2.4輸入斷面數(shù)據(jù)27輸入節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)31保存圖形數(shù)據(jù)314.34.44.54.6輸入恒定流數(shù)據(jù)31進(jìn)行水力計(jì)算33查看結(jié)果34打印圖

7、形和表格394.6.14.6.24.6.34.6.4打印圖形39圖形到Windows粘貼板39打印表格39粘貼板保存表格40程序404.75工程應(yīng)用415.15.2了解工程41工程組成425.2.15.2.25.2.35.2.45.2.55.2.65.2.75.2.8方案文件42運(yùn)行文件42輸出文件42圖形數(shù)據(jù)42恒定流數(shù)據(jù)文件43非恒定流數(shù)據(jù)文件43泥沙數(shù)據(jù)文件43水力設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)文件435.35.4新建，打開(kāi)，保存，重命名和刪除工程44工程選項(xiàng)446圖形數(shù)據(jù)的錄入和編輯466.1水系圖的繪制466.1.16.1.26.1.36.1.46.1.5建立水系圖46現(xiàn)有河段上支流的添加48編輯水系圖4

8、8與水系圖進(jìn)行交互50背景圖片516.2 斷面數(shù)據(jù)526.2.1 錄入斷面數(shù)據(jù)526.2.2 編輯斷面數(shù)據(jù)54- ii -目錄6.2.3 斷面選項(xiàng)546.2.4 繪制斷面數(shù)據(jù)60河流節(jié)點(diǎn)606.3.1 錄入節(jié)點(diǎn)資料606.3.2 選擇模擬方法61橋梁/涵洞616.36.46.4.16.4.26.4.36.4.46.4.56.4.66.4.76.4.8斷面位置62收縮及擴(kuò)散損失64橋梁水力計(jì)算64橋梁設(shè)計(jì)編輯器76涵洞水力計(jì)算78涵洞數(shù)據(jù)的輸入和編輯78橋梁/涵洞選項(xiàng)82橋梁/涵洞視圖屬性836.5多孔橋梁和涵洞孔846.5.16.5.26.5.3正槽輸入多孔數(shù)據(jù)85定義開(kāi)孔86多孔橋梁計(jì)算87

9、物（堰和閘控溢洪道）886.66.7側(cè)槽結(jié)構(gòu)（堰、閘控溢洪道、涵洞和導(dǎo)流水位流量關(guān)系曲線）936.7.1 輸入和編輯側(cè)槽結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)936.7.2 線性演算選項(xiàng)101蓄水區(qū)102蓄水區(qū)連接103泵站107斷面內(nèi)插110河流冰凌1156.86.96.106.116.126.12.16.12.26.12.36.12.46.12.5輸入和編輯河冰信息115輸入斷面上的河冰信息115從表格輸入河冰數(shù)據(jù)117輸入橋梁河冰信息118設(shè)定冰塞計(jì)算容許誤差1186.13查看和編輯表格數(shù)據(jù)1196.13.1 曼寧糙率n或k1196.13.2 河段長(zhǎng)度120- iii -目錄6.13.36.13.46.13.56.1

10、3.66.13.76.13.86.13.96.13.106.13.116.13.12收縮或膨脹系數(shù)120河岸測(cè)站120堤122冰蓋122河流測(cè)站122節(jié)點(diǎn)名稱122節(jié)點(diǎn)描述123圖片文件123橋?qū)挃?shù)值表123堰和系數(shù)表1246.14導(dǎo)入圖形數(shù)據(jù)1246.14.16.14.26.14.36.14.46.14.56.14.6GIS格式124USACE標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)格式125HEC-2 數(shù)據(jù)格式125HEC-RAS數(shù)據(jù)格式125UNET圖形數(shù)據(jù)格式125MIKE11 斷面數(shù)據(jù)1256.15圖形數(shù)據(jù)工具1266.15.16.15.26.15.36.15.46.15.56.15.66.15.76.15.86.

11、15.9斷面畫(huà)圖編輯器126逆序排列河流測(cè)站數(shù)據(jù)127將無(wú)效區(qū)域設(shè)置成模式127斷面點(diǎn)的篩選128固定沉積物高程129導(dǎo)流河槽130GIS分割線檢驗(yàn)132查看河段連通性133數(shù)據(jù)調(diào)整1336.15.10 確定重疊的無(wú)效區(qū)域1336.15.11 GIS坐標(biāo)1336.15.12 繪制GIS河段邊界133和瀏覽圖片134保存圖形數(shù)據(jù)1366.166.177恒定流分析1377.1 輸入和編輯恒定流數(shù)據(jù)1377.1.1 恒定流數(shù)據(jù)137- iv -目錄7.1.2 邊界條件1377.1.3 恒定流數(shù)據(jù)項(xiàng)139保存恒定流數(shù)據(jù)1417.27.37.4從HEC數(shù)據(jù)系統(tǒng)（HEC-DSS）中導(dǎo)入數(shù)據(jù)141恒定流的計(jì)

12、算1447.4.17.4.27.4.37.4.4定義一個(gè)方案144計(jì)劃信息的保存145模擬選項(xiàng)145開(kāi)始計(jì)算1488非恒定流計(jì)算1508.1輸入和編輯非恒定流數(shù)據(jù)1508.1.18.1.28.1.38.1.48.1.5非恒定流數(shù)據(jù)150邊界條件150初始條件156非恒定流數(shù)據(jù)選項(xiàng)158非恒定流數(shù)據(jù)保存1598.2非恒定流計(jì)算1598.2.18.2.28.2.38.2.48.2.58.2.68.2.7定義一個(gè)方案160程序的運(yùn)行160模擬時(shí)間窗口163計(jì)算設(shè)置163模擬選項(xiàng)164保存方案信息172開(kāi)始計(jì)算1738.3非恒定流模型的檢驗(yàn)1738.3.18.3.28.3.38.3.48.3.58.3

13、.68.3.78.3.8觀測(cè)的水文數(shù)據(jù)174河流和泛洪平原的幾何形狀176糙率系數(shù)176河流及泛洪平原蓄水180水工物系數(shù)181模型檢測(cè)的主要程序182調(diào)整模型參數(shù)的影響182模型檢驗(yàn)的建議和注意事項(xiàng)1838.4模型精確性、穩(wěn)定性和敏感性1848.4.1模型精確性184- v -目錄8.4.2 模型穩(wěn)定性1848.4.3 模型敏感性193查看結(jié)果19599.1斷面、河流縱剖面、水位流量關(guān)系曲線1959.1.19.1.29.1.39.1.49.1.59.1.69.1.7查看圖形195圖形繪制選項(xiàng)197流速分布圖輸出199繪制剖面圖的其它變量200其它變量的相關(guān)關(guān)系圖200圖形打印202圖形剪貼2

14、029.29.39.4水位和流量過(guò)程線202三維圖203表格輸出2049.4.19.4.29.4.39.4.49.4.59.4.6詳細(xì)列表輸出205詳細(xì)輸出表格選項(xiàng)208綜合性表格209用戶自定義表格211表格打印212表格剪貼2129.59.6從水系圖中查看結(jié)果212冰情查看2139.6.1 查看冰情信息圖形2139.6.2 查看冰情列表信息215查看HEC-DSS文件內(nèi)容216向HEC-DSS導(dǎo)出結(jié)果218漫灘侵蝕分析2229.79.81010.110.210.310.410.5摘要222輸入漫灘侵蝕數(shù)據(jù)223漫灘侵蝕分析225查看漫灘侵蝕結(jié)果226非恒定流的漫灘侵蝕22911HEC-RA

15、S檢測(cè)調(diào)試23111.1數(shù)據(jù)檢查23111.1.1 在數(shù)據(jù)被輸入時(shí)檢查數(shù)據(jù)231- vi -目錄11.1.2 在程序運(yùn)行之前檢查數(shù)據(jù)232錯(cuò)誤、警告、注意事項(xiàng)232輸出日志文件23411.211.311.3.111.3.211.3.3恒定流日志文件234非恒定流日志文件輸出235查看日志文件236和調(diào)試正常輸出結(jié)果236查看圖形236查看列表輸出236臨界水深的發(fā)生23711.411.4.111.4.211.4.311.5計(jì)算程序不能完全運(yùn)行23712橋梁沖刷計(jì)算23912.112.2概述239輸入橋梁沖刷數(shù)據(jù)24012.2.112.2.212.2.3輸入束水沖刷數(shù)據(jù)240輸入橋墩沖刷數(shù)據(jù)24

16、2輸入支墩沖刷數(shù)據(jù)24512.3計(jì)算橋梁總沖刷24713河槽演變模擬24913.113.213.313.4模擬的基本事項(xiàng)249河槽演變數(shù)據(jù)的輸入250河槽演變模擬252現(xiàn)狀條件和模擬結(jié)果的比較25314HEC-RAS使用GIS數(shù)據(jù)25514.114.214.3概述255把GIS或者CADD數(shù)據(jù)導(dǎo)入到HEC-RAS中257數(shù)據(jù)的完成及計(jì)算結(jié)果的顯示25914.3.114.3.214.3.3輸入圖形數(shù)據(jù)259輸入其他的斷面數(shù)據(jù)259顯示計(jì)算和瀏覽結(jié)果26014.4輸出計(jì)算結(jié)果到GIS或者CADD26015穩(wěn)定河槽設(shè)計(jì)功能26215.115.2概述262均勻流計(jì)算26215.2.1 底坡、流量或者水

17、位的計(jì)算263- vii -目錄15.2.215.2.315.2.4底寬的計(jì)算264在圖形文件中應(yīng)用均勻流數(shù)據(jù)266保存均勻流數(shù)據(jù)26715.3穩(wěn)定河槽設(shè)計(jì)26715.3.115.3.215.3.3Copeland方法267Regime方法270Tractive force方法27115.4輸沙能力計(jì)算27216非恒定流演算的高級(jí)功能27816.116.2混流模擬278潰壩分析28116.2.116.2.216.2.3潰壩資料的輸入282潰壩評(píng)價(jià)參數(shù)284HEC-RAS系統(tǒng)潰壩分析結(jié)果28516.316.416.5堤壩的漫頂和決堤287泵站的模擬293通航壩段29616.5.116.5.216

18、.5.316.5.4閘室關(guān)鍵點(diǎn). 297. 299. 301. 303關(guān)鍵點(diǎn)和閘室最低水位關(guān)鍵點(diǎn)和閘室最低最高水位Appendix AReference305附錄B附錄CHEC-RAS導(dǎo)入導(dǎo)出圖形數(shù)據(jù)文件307HEC-RAS輸出變量316圖 3-1圖 3-2圖 3-3圖 3-4圖 3-5圖 3-6圖 3-7圖 3-8圖 3-9圖 3-10Windows上顯示的HEC-RAS圖標(biāo)9HEC-RAS主窗口10HEC-RAS主窗口菜單結(jié)構(gòu)10HEC-RAS主窗口的工具欄11新建工程窗口12圖形數(shù)據(jù)窗口13斷面數(shù)據(jù)編輯器14恒定流數(shù)據(jù)窗口15恒定流分析窗口16斷面繪制17- viii -目錄圖 3-11

19、圖 3-12圖 3-13圖 3-14圖 3-15圖 3-16圖 3-17圖 3-18圖 4-1圖 4-2圖 4-3圖 4-4圖 4-5圖 4-6圖 4-7圖 4-8圖 4-9圖 4-10圖 4-11圖 4-12圖 4-13圖 4-14圖 4-15圖 4-16圖 5-1圖 6-1圖 6-2圖 6-3圖 6-4圖 6-5圖 6-6圖 6-7圖 6-8圖 6-9圖 6-10水面線繪制17有橋梁河流河段X-Y-Z三維視圖繪制18詳細(xì)表格輸出19水面線表格輸出19從HEC-2 導(dǎo)入數(shù)據(jù)標(biāo)定河流測(cè)站方式20HEC-RAS主窗體文件菜單選項(xiàng)22HEC-2 數(shù)據(jù)導(dǎo)入窗口22HEC-RAS輸水計(jì)算方法23HEC

20、-RAS主窗口25新建窗口26例程河流框圖圖形數(shù)據(jù)窗口27斷面數(shù)據(jù)編輯器28Fall河 10 英里斷面繪制28Butte Creek河 0.2 河里斷面編輯器30節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)編輯器顯示的Sutter節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)編輯31例題數(shù)據(jù)輸入，恒定流數(shù)據(jù)編輯器32恒定流邊界條件33恒定流分析模擬窗口34例程應(yīng)用斷面繪制35例程水面線繪圖35例程水位流量關(guān)系曲線計(jì)算結(jié)果36所有三個(gè)河流河段的X-Y-Z三維視圖繪制37單個(gè)斷面的詳細(xì)表格輸出38斷面格式表格輸出38工程數(shù)據(jù)文件框圖44圖形數(shù)據(jù)編輯窗口47斷面數(shù)據(jù)編輯52有分區(qū)的斷面56沖積堤示例56斷面添加沖積堤示例57正常於塞示例58具淤塞分塊的斷面示例58斷面n值

21、水平方向上的變化59曼寧系數(shù)n豎直變化窗口60節(jié)點(diǎn)資料編輯窗口61- ix -目錄圖 6-11圖 6-12圖 6-13圖 6-14圖 6-15圖 6-16圖 6-17圖 6-18圖 6-19圖 6-20圖 6-21圖 6-22圖 6-23圖 6-24圖 6-25圖 6-26圖 6-27圖 6-28圖 6-29圖 6-30圖 6-31圖 6-32圖 6-33圖 6-34圖 6-35圖 6-36圖 6-37圖 6-38圖 6-39圖 6-40圖 6-41圖 6-42圖 6-43圖 6-44圖 6-45橋梁或涵洞的斷面位置62橋梁/涵洞資料編輯窗口66橋面/道路資料編輯窗口67標(biāo)有與上游的間距、橋?qū)?/p>

22、、與下游的間距橋梁剖面68邊界斷面處的橋面示例69邊墩信息編輯框70傾斜邊墩示例71支墩信息編輯框72帶支墩的橋梁，放大視圖73橋梁模擬方法編輯框74WSPRO方法信息編輯框75橋梁設(shè)計(jì)編輯器77涵洞數(shù)據(jù)編輯器80橋梁/涵洞數(shù)據(jù)編輯器示例82多孔的河流橫斷面實(shí)例84橋梁模擬方法編輯框86多孔橋梁分析窗口87正槽物信息編輯框89堰和堤數(shù)據(jù)編輯器90閘控溢洪道編輯器91側(cè)槽堰、閘控溢洪道，和涵洞編輯器94側(cè)槽堰/堤編輯器96側(cè)槽閘控溢洪道編輯器98側(cè)槽涵洞編輯器100側(cè)槽水位流量關(guān)系曲線編輯器101蓄水區(qū)示意圖102蓄水區(qū)編輯框103蓄水區(qū)連接編輯框104蓄水區(qū)連接堰/堤編輯框105蓄水區(qū)連接涵洞

23、編輯框105水力特性表格編輯框106蓄水區(qū)連接閘控溢洪道編輯框106簡(jiǎn)單溢洪道編輯框107泵站連接信息的泵站編輯框108附泵組信息的泵站編輯框109- x -目錄圖 6-46圖 6-47圖 6-48圖 6-49圖 6-50圖 6-51圖 6-52圖 6-53圖 6-54圖 6-55圖 6-56圖 6-57圖 6-58圖 6-59圖 6-60圖 6-61圖 6-62圖 6-63圖 6-64圖 6-65圖 6-66圖 6-67圖 6-68圖 6-69圖 7-1圖 7-2圖 7-3圖 7-4圖 7-5圖 7-6圖 7-7圖 7-8圖 7-9圖 7-10圖 8-1自動(dòng)生成內(nèi)插斷面110河段內(nèi)自動(dòng)內(nèi)插斷

24、面111內(nèi)插斷面詳細(xì)信息窗口112基于默認(rèn)弦的斷面內(nèi)插113在內(nèi)插截面上添加弦114添加弦后最終的內(nèi)插結(jié)果114冰蓋編輯框116用表格輸入河冰信息117輸入橋梁處冰的信息118查看和編輯曼寧糙率N的表格119河段長(zhǎng)度數(shù)據(jù)查看和編輯表121收縮和膨脹系數(shù)表121斷面河流測(cè)站查看或編輯框122節(jié)點(diǎn)名稱表格編輯框123橋?qū)捄途嚯x編輯框124斷面繪畫(huà)編輯框126逆序排列斷面測(cè)站編輯框127設(shè)置無(wú)效過(guò)水?dāng)嗝婷娣e為模式的編輯框128斷面的點(diǎn)篩選編輯框129固定沉積物高程編輯框130導(dǎo)流河槽編輯器131GIS分割線檢查編輯器132HEC-RAS圖片瀏覽器134圖片瀏覽器中的位圖圖片135恒定流數(shù)據(jù)編輯窗口1

25、38恒定流邊界條件編輯窗口138設(shè)置水面線和能量的變化140內(nèi)嵌式開(kāi)度編輯窗口141設(shè)置與HEC-RAS路徑名連接142DSS數(shù)據(jù)輸入窗口143恒定流分析窗口144指定具體流量分配過(guò)程145最優(yōu)化分流窗口147日志文件輸出標(biāo)準(zhǔn)窗口149非恒定流數(shù)據(jù)編輯窗口151- xi -目錄圖 8-2圖 8-3圖 8-4圖 8-5圖 8-6圖 8-7圖 8-7圖 8-9圖 8-10圖 8-11圖 8-12圖 8-13圖 8-14圖 8-15圖 8-16圖 8-17圖 8-18圖 8-19圖 8-20圖 8-21圖 8-22圖 8-23圖 8-24圖 8-25圖 8-26圖 8-27圖 8-28圖 8-29圖

26、 8-30圖 8-31圖 8-32圖 8-33圖 8-34圖 8-35圖 9-1流量過(guò)程邊界條件152HEC-DSS文件和路徑選擇窗口152水位流量關(guān)系曲線邊界條件窗口154開(kāi)度時(shí)間序列編輯窗口155高程編輯窗口156初始條件編輯窗口157已選位置的編輯158非恒定流分析窗口159橫斷面水力參數(shù)表161橋梁和排水渠的水力特性表162水位流量過(guò)程輸出窗口165流量對(duì)于糙率因子的變化166季節(jié)糙率因子編輯166非恒定流侵蝕數(shù)據(jù)編輯窗口167潰壩編輯窗口168用戶指定的潰決過(guò)程下的潰壩編輯窗口169潰堤編輯窗口170非穩(wěn)定流計(jì)算窗口173通過(guò)已觀測(cè)的最高水位標(biāo)記計(jì)算得到的水位線175北方RED Ri

27、ver 產(chǎn)流區(qū)域175密西西比河Arkansas市糙率和流量關(guān)系曲線176繩套型水位流量關(guān)系曲線177是彎曲河流的形態(tài)178密西西比河基底縱拋面線178Alluvial 河河床的變化179密西西比河水溫的變化會(huì)糙率的影響180河漫灘蓄水實(shí)例181離線蓄水效果181較高曼寧系數(shù)時(shí)的繩套曲線183堰/溢洪道淹沒(méi)因子187詳細(xì)日志輸出190初始條件輸出例子191斷面詳細(xì)輸出191斷面詳細(xì)時(shí)間步長(zhǎng)輸出例子192斷面圖形例圖196- xii -目錄圖 9-2圖 9-3圖 9-4圖 9-5圖 9-6圖 9-7圖 9-8圖 9-9圖 9-10圖 9-11圖 9-12圖 9-13圖 9-14圖 9-15圖 9

28、-16圖 9-17圖 9-18圖 9-19圖 9-20圖 9-21圖 9-22圖 9-23圖 9-24圖 9-25圖 9-26圖 10-1圖 10-2圖 10-3圖 10-4圖 10-5圖 10-6圖 10-7圖 10-8圖 11-1圖 11-2河道縱向剖面例圖196水位流量關(guān)系曲線圖197線與符號(hào)選擇窗體198流速分布選項(xiàng)199斷面流速分布圖200為流速沿程變化圖201一個(gè)變量和其它多個(gè)變量的相關(guān)關(guān)系圖201水位流量過(guò)程線圖203三維圖例圖204斷面詳細(xì)表格輸出例圖205涵洞類(lèi)型詳細(xì)輸出表格的列圖206橋梁類(lèi)型的詳細(xì)列表例圖207流量分配表格的詳細(xì)輸出形式例圖208河道縱剖面圖表格例圖209

29、用戶自定義表格例圖211帶彈出式窗體的圖形數(shù)據(jù)窗體例圖213冰情下的斷面圖例圖214帶有冰蓋的河道縱剖面圖214冰蓋表格215HEC-DSS瀏覽器窗體216來(lái)源于HEC-RAS DSS瀏覽器數(shù)據(jù)的圖形217DSS時(shí)間序列導(dǎo)入工具例圖218導(dǎo)出計(jì)算結(jié)果導(dǎo)DSS219導(dǎo)出水位流量關(guān)系計(jì)算結(jié)果至HEC-DSS220導(dǎo)出蓄水-出流信息到HEC-DSS220根據(jù)縱剖面確定漫灘223漫灘侵蝕數(shù)據(jù)編輯窗口224帶有侵蝕的河道大斷面例圖226三維河道侵蝕圖227侵蝕 1 標(biāo)準(zhǔn)表格例圖228侵蝕 2 標(biāo)準(zhǔn)表格例圖228侵蝕 3 標(biāo)準(zhǔn)表格例圖229非恒定流侵蝕編輯器例圖230檢查數(shù)據(jù)完整性窗體232錯(cuò)誤、警告、注

30、意事項(xiàng)顯示窗體233- xiii -目錄圖 11-3圖 11-4圖 11-5圖 12-1圖 12-2圖 12-3圖 12-4圖 12-5圖 12-6圖 13-1圖 13-2圖 13-3圖 13-4圖 14-1圖 14-2圖 14-3圖 14-4圖 14-5圖 14-6圖 15-1圖 15-2圖 15-3圖 15-4圖 15-5圖 15-6圖 15-7圖 15-8圖 15-9圖 15-10圖 15-11圖 15-12圖 15-13圖 15-14圖 15-15圖 16-1帶有錯(cuò)誤、警告、注意事項(xiàng)的大斷面表233日志文件標(biāo)準(zhǔn)窗口235非恒定流窗體235橋梁沖刷計(jì)算水力設(shè)計(jì)窗口240例程束水沖刷計(jì)算2

31、41計(jì)算K1 因子242例程橋墩沖刷計(jì)算243例程支墩沖刷計(jì)算245總沖刷繪圖248河槽演變數(shù)據(jù)編輯器250河槽演變切割和填充量窗口252現(xiàn)狀圖形和模擬圖形水面線254現(xiàn)狀條件和模擬條件標(biāo)準(zhǔn)表格一254選擇導(dǎo)入GIS數(shù)據(jù)文件的窗口257GIS數(shù)據(jù)導(dǎo)入設(shè)置窗口258輸入GIS數(shù)據(jù)的水系圖258斷面示意圖 X Y平面坐標(biāo)系259GIS數(shù)據(jù)三維圖260導(dǎo)出結(jié)果到GIS的輸入文件名窗口261均勻流水力設(shè)計(jì)窗口263級(jí)配窗口264底寬的計(jì)算265底寬數(shù)據(jù)輸入示例266斷面窗口266穩(wěn)定河槽設(shè)計(jì)窗口267入流含沙量窗口268Copeland方法輸出的表格269穩(wěn)定曲線270Regime方法271Tract

32、ive force方法272輸沙能力窗口273水沙關(guān)系曲線276輸沙能力曲線的繪制277輸沙能力報(bào)告277混流選項(xiàng)窗口279- xiv -目錄圖 16-2圖 16-3圖 16-4圖 16-5圖 16-6圖 16-7圖 16-8圖 16-9圖 16-10圖 16-11圖 16-12圖 16-13圖 16-14圖 16-15圖 16-16圖 16-17圖 16-18圖 16-19圖 16-20圖 16-21圖 16-22圖 16-23圖 16-24圖 16-25圖 16-26圖 16-27圖 16-28處于激活狀態(tài)的混流流態(tài)選項(xiàng)和非恒定流分析窗體280非恒定流分析程序模擬混流流態(tài)舉例281正槽物編

33、輯器和大壩構(gòu)造舉例282潰壩資料編輯器舉例283潰壩編輯器顯示的非線性潰壩過(guò)程線285潰壩時(shí)的大壩剖面圖286潰壩時(shí)的河流縱剖面286壩址下游流量過(guò)程線287堤壩和蓄水區(qū)域示意圖288側(cè)槽物橫剖面示意圖288堤壩模擬為圍堰的lateral structure編輯器示意圖289側(cè)槽 圍堰/壩體編輯器里的堤壩信息289堤壩事故編輯器示例290決堤時(shí)的縱剖面圖290正槽物的水位流量過(guò)程線291蓄水區(qū)域水位河流量過(guò)程線292表格形式的側(cè)槽物計(jì)算結(jié)果292連接內(nèi)部蓄水區(qū)域的泵站示意圖293泵站編輯器示意圖294泵站水位和流量過(guò)程線295蓄水區(qū)域的水位和流量過(guò)程線295通航壩段編輯器296選擇pool c

34、ontrol選項(xiàng)時(shí)的通航壩段編輯器297通航壩段編輯器關(guān)鍵點(diǎn). 299通航壩段編輯器穩(wěn)定縱剖面表300通航壩段編輯器關(guān)鍵點(diǎn)和閘室最低水位通航壩段編輯器關(guān)鍵點(diǎn)和閘室最低最高水位. 301（閘室最低水位）. 303圖 16-29通航壩段編輯器關(guān)鍵點(diǎn)和閘室最低最高水位閘室最高低水位）. 304- xv -0 前言0前言美國(guó)工程河流分析系統(tǒng)(HEC-RAS)軟件可以完成一維恒定流和非恒定流的河流水力計(jì)算。HEC-RAS 軟件是取代 HEC-2 的河流水力軟件包，HEC-2 是一個(gè)一維恒定流水面線程序。在水力工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)方面，HEC-RAS 都比 HEC-2 有很大的改進(jìn)。該軟件是美國(guó)土木工程水力工

35、程研究和發(fā)展計(jì)劃的一個(gè)。HEC-RAS 的第一版本（V1.0）于 1995 年 7 月。從那時(shí)起，這個(gè)軟件包已經(jīng)了幾個(gè)版本，包括 1.1；1.2；2.0；2.1；2.2；2.21；3.0 以及 2002 年 9 月的現(xiàn)在的新版本 3.1。HEC-RAS 軟件是由水文工程中心（HEC）開(kāi)發(fā)的，水文工程中心是美國(guó)水研究所（IWR）的一個(gè)部門(mén)。該軟件由 HEC-RAS 研發(fā)團(tuán)隊(duì)Gray W. Brunner 先生設(shè)計(jì)。用戶界面和圖形由 Mark R. Jensen 先生設(shè)計(jì)。恒定流水面線模塊和大部分非恒定流計(jì)算模塊由 Steven S.Piper 先生設(shè)計(jì)。非恒定流方程求解由 Robert L. B

36、arkau 完成。穩(wěn)定河槽設(shè)計(jì)功能部分由 Chris R.Gol 先生完成。導(dǎo)入 HEC-2 和 UNET 數(shù)據(jù)的工作由 Joan Klipsch 先生完成。模擬冰層覆蓋和野外河流冰層阻塞程序由寒區(qū)研究與工程（CRREL）的 Steven F. Daly 先生完成。其他致力于 HEC 軟件研發(fā)的團(tuán)隊(duì)成員有：Verm R. Bonner, Richard Hayers, johnMontalvo 和Michael Gee。Darryl Davis 是該軟件研發(fā)期間的主管。Peters,Al該手冊(cè)由 Gray W. Brunner 先生編寫(xiě)。第 15 章由 Chris R. Gol 先生完成。-

37、1 -1 簡(jiǎn)介1簡(jiǎn)介歡迎使用美國(guó)工程水文工程中心編制的河道分析系統(tǒng)軟件（HEC-RAS）。本軟件提供了一維恒定流、非恒定流計(jì)算。今后的下一個(gè)版本中將可以提供輸沙輸送計(jì)算。HEC-RAS 模型系統(tǒng)作為水文工程中心的水文工程軟件中“下一代”（NextGen）的一部分而開(kāi)發(fā)的。NextGen 工程包括了水文工程的許多個(gè)方面。其中有：降雨徑流分析；河流水力學(xué)； 水庫(kù)群模擬；洪水破壞性分析；以及水庫(kù)操作的實(shí)時(shí)洪水預(yù)報(bào)。本章的主要內(nèi)容是提出了 HEC-RAS 模型的基本原理及對(duì)模型系統(tǒng)性能的概述。討論了HEC-RAS 軟件的文件類(lèi)型以及本手冊(cè)的概述。內(nèi)容：模型系統(tǒng)的基本原理程序性能概述HEC-RAS 文件

38、本手冊(cè)的概述1.1 模型系統(tǒng)的基本原理HEC-RAS 是一個(gè)設(shè)計(jì)為多任務(wù)多用戶網(wǎng)絡(luò)環(huán)境交互式使用的完整軟件系統(tǒng)。該系統(tǒng)由圖形用戶界面（GUI）、的水力分析模塊、數(shù)據(jù)和管理、圖形和報(bào)告工具組成。HEC-RAS 當(dāng)前版本支持恒定流及非恒定流水面線計(jì)算。今后版本中將增加新的對(duì)其他水力特征的計(jì)算和附加功能。HEC-RAS 系統(tǒng)最終包含三個(gè)一維水力分析模塊：（1）恒定流水面線計(jì)算；（2）非恒定流模擬；（3）運(yùn)動(dòng)邊界的泥沙輸送。這三個(gè)模塊都使用共同的數(shù)據(jù)形式、公用的圖形數(shù)據(jù)及水力計(jì)算程序。除了這三個(gè)水力分析模塊外，在基本水面線算出后，該系統(tǒng)包含了幾個(gè)可被調(diào)用水力設(shè)計(jì)特征。當(dāng)前這個(gè)版本的 HEC-RAS 提

39、供了恒定流和非恒定流的水面線計(jì)算。在以后最新的版本中還將會(huì)有新的特色，增加最新的功能。1.2 程序功能的概述HEC-RAS 模型是設(shè)計(jì)用來(lái)實(shí)現(xiàn)天然和人工主要的功能描述。的河網(wǎng)一維水力計(jì)算。下面是 HEC-RAS 軟件1.2.1 用戶界面用戶可以通過(guò)圖形用戶界面（GUI）來(lái)對(duì) HEC-RAS 軟件進(jìn)行交互使用。設(shè)計(jì)用戶界面的主要目的是為了能讓用戶更簡(jiǎn)單的使用這個(gè)軟件，并且高水平高效率地使用這個(gè)軟件。它的界面主- 3 -1 簡(jiǎn)介要提供了以下幾個(gè)功能：文件管理數(shù)據(jù)輸入和編輯水力分析計(jì)算輸入和輸出數(shù)據(jù)的表格和圖形顯示報(bào)告工具1.2.2水力分析模塊恒定流水面線。模型系統(tǒng)的這個(gè)部分是為了實(shí)現(xiàn)非恒定漸變流的

40、水面曲線計(jì)算。使用這個(gè)系統(tǒng)可以完整地進(jìn)行河網(wǎng)計(jì)算，樹(shù)狀系統(tǒng)的計(jì)算，以及單河道的水力計(jì)算。這個(gè)恒定流模塊能夠計(jì)算模擬次臨界，超臨界的以及混合流的水體表面曲線。這個(gè)基本的計(jì)算程序是基于一維能量方程式的解。能量損失通過(guò)摩擦（曼寧公式）和收縮或者擴(kuò)展（流速水頭的改變量乘以系數(shù)）。動(dòng)力方程只在急變流水面曲線計(jì)算的情況下使用。這些都包括混合流區(qū)域的計(jì)算（例如水躍），橋的水力學(xué)性質(zhì)，還有在河流影響下的水面曲線估算（例如在溪流交匯的情況下）。在計(jì)算中，我們已經(jīng)考慮了各種各樣物的影響。例如橋、涵、堰還有洪泛平原下的物等等。這個(gè)恒定流模塊系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用于洪泛平原的管理和分洪河道侵蝕的洪水風(fēng)險(xiǎn)研究。當(dāng)然，也可以用來(lái)評(píng)

41、估由于和防洪堤等的改變引起的水面曲線變化。特殊的恒定流研究包括：多方案的分析；多水面線的計(jì)算；復(fù)式橋涵開(kāi)啟分析；以及分流最優(yōu)化配置。非恒定流的模擬。HEC-RAS 模型系統(tǒng)的這個(gè)部分可以模擬通過(guò)明渠河網(wǎng)的一維非恒定流計(jì)算。非恒定流的解是采用 Robeert L.Barkau 博士 UNET 模型中的結(jié)果（Barkau,1992 年 和 HEC,1997 年）。這個(gè)非恒定流計(jì)算部件主要模擬了臨界流區(qū)域的計(jì)算。但是，在這個(gè)軟件的 3.1 版本中，模型已經(jīng)可以在非恒定流計(jì)算模塊中模擬混合流區(qū)域（次臨界流，超臨界流，水躍和泄降）。對(duì)斷面、橋、涵以及其他水工塊中了。物的恒定流水力計(jì)算部分，已經(jīng)嵌入到了非

42、恒定流計(jì)算模泥沙輸送和運(yùn)動(dòng)邊界的計(jì)算。這個(gè)模塊系統(tǒng)的組成部分是為了模擬一維泥沙輸送和運(yùn)動(dòng)邊界計(jì)算而設(shè)計(jì)的。它可以計(jì)算出中等時(shí)間周期的泥沙的沖刷侵蝕和沉積（對(duì)于典型年，單場(chǎng)洪水事件的應(yīng)用是可行的）。泥沙輸送潛力通過(guò)顆粒尺度百分比計(jì)算出來(lái)，因此必須模擬出水力的分類(lèi)與河床表皮。主要特點(diǎn)包括具有模擬溪流河網(wǎng)，人工挖掘，各種各樣的管道和侵蝕變化的能力。而且模型使用了幾種不同的方程用來(lái)計(jì)算泥沙輸送。模型設(shè)計(jì)用來(lái)模擬較長(zhǎng)的時(shí)間周期下，溪流泄和水位頻率和周期的改變，或者通過(guò)修改的泥沙沖刷侵蝕和沉積趨勢(shì)。這通過(guò)水流排的幾何形狀，來(lái)計(jì)算。這個(gè)系統(tǒng)可以用來(lái)估計(jì)水- 4 -1 簡(jiǎn)介庫(kù)內(nèi)的泥沙沉積情況，設(shè)計(jì)維持航道深度

43、情況下的航道收縮，河道挖掘?qū)τ谀嗌吵练e速度的影響，估計(jì)在大洪水下的最大可能沖刷侵蝕，還有評(píng)估混合河流的泥沙沉積情況。1.2.3 數(shù)據(jù)和管理數(shù)據(jù)是通過(guò)使用“flat”文件格式（ASCII 和二進(jìn)制格式），還有 HEC-DSS 格式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。用戶輸入的數(shù)據(jù)的分類(lèi)在設(shè)計(jì)，幾何，恒定流，非恒定流，還有泥沙數(shù)據(jù)。這些類(lèi)別都排列在 flat 文件中。輸出數(shù)據(jù)主要排列在一個(gè)單獨(dú)的二進(jìn)制文件里。數(shù)據(jù)可以通過(guò)利用 HHE-DSS來(lái)使 HHE-RAS 模型數(shù)據(jù)和其他程序來(lái)進(jìn)行交互使用。數(shù)據(jù)管理是通過(guò)用戶界面來(lái)完成的。模型要求用戶為準(zhǔn)備好的工程輸入一個(gè)唯一的文件名。一旦這個(gè)文件名被輸入，所有其他界面需要的文件都是自

44、動(dòng)創(chuàng)建和命名的。這個(gè)界面提供了從一個(gè)項(xiàng)目到另一個(gè)項(xiàng)目的重命名，移動(dòng)，還有刪除文件工作的功能。1.2.4 圖形和報(bào)告圖形顯示包括點(diǎn)匯河流系統(tǒng) X-Y 示意圖，斷面，水面曲線，速度曲線，線，水文歷時(shí)曲線，還有其他的許多水力學(xué)變量。而且還提供了一個(gè)多樣的斷面的三維圖形。表格輸出同樣也是可實(shí)現(xiàn)的。用戶可以挑選一個(gè)預(yù)定義的表格，或者用戶也可以自定義建立一個(gè)類(lèi)型的表格。所有的圖形和表格輸出都可以在屏幕上顯示，也直接打印（或者畫(huà)圖），或者還通過(guò) windows 操作系統(tǒng)的剪貼板拷貝到其他軟件中，就如可以拷貝到 word 程序和電子表格中。報(bào)告輸出可以實(shí)現(xiàn)打印輸入后的輸出結(jié)果或者輸出數(shù)據(jù)?？梢远ㄖ瞥奢敵龀捎脩?/p>

45、需要信息的類(lèi)型。1.3 HEC-RAS 文件HEC-RAS 軟件包含許多種類(lèi)型的文件。每種文件的設(shè)計(jì)都是為了幫助用戶使用模型的特殊功能。這些文件被分成以下三種類(lèi)型：文件描述用戶手冊(cè)本手冊(cè)是 HEC-RAS 的使用向?qū)?。本手?cè)提供了模型系統(tǒng)的介紹和大致的概述，安裝說(shuō)明，如何開(kāi)始，一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，以及還有每個(gè)模型主要組成成分的詳細(xì)說(shuō)明，還有怎么樣瀏覽可視化圖形和表格輸出。- 5 -1 簡(jiǎn)介本手冊(cè)說(shuō)明了在 HEC-RAS 中使用的水力計(jì)算需要的理論和數(shù)據(jù)要求。運(yùn)水力參考手冊(cè)用的方程都是根據(jù)在出處假定的情況下。并且討論了怎么樣估算模型參數(shù)，并且給出了模型中不同的各式各樣的變量計(jì)算的步驟向?qū)А?yīng)用向?qū)н@

46、個(gè)說(shuō)明文檔括了一系列的例子，它們展現(xiàn)了 HEC-RAS 模型的各個(gè)方面功能。每個(gè)例子由提出問(wèn)題，需要的數(shù)據(jù)，解答步驟的大體要點(diǎn)，顯示輸入輸出屏幕的要點(diǎn)，還有討論了模型的幾個(gè)重要方面的問(wèn)題。1.4 本手冊(cè)概述本用戶手冊(cè)是介紹怎么樣使用 HEC-RAS 模型系統(tǒng)的主要說(shuō)明書(shū)。本手冊(cè)從以下幾個(gè)方面展開(kāi)敘述：第 12 章 主要介紹和概述了 HEC-RAS 系統(tǒng)模型，以及如何安裝本軟件。第 35 章 主要描述了如何一步一步使用 HEC-RAS 軟件程序，包括一個(gè)可以讓用戶一步一步跟著做下去的實(shí)例。以及討論了本系統(tǒng)的工作原理。第 68 章 詳細(xì)地說(shuō)明了如何輸入和編輯數(shù)據(jù)，還有如何展示可用的各種各樣的不同類(lèi)

47、型的分析計(jì)算。第 9 章 詳細(xì)說(shuō)明了如何顯示圖形和表格輸出，以及如何制作和使用自定義的表格類(lèi)型。第 10 章 描述了如何完成洪水路徑的侵蝕分析。第 11 章 提供了“問(wèn)題解答”以及最常見(jiàn)的錯(cuò)誤、警告以及注釋的說(shuō)明。第 12 章 描述了在 HEC-RAS 中如何實(shí)現(xiàn)橋的沖刷計(jì)算。第 13 章 描述了如何用 HEC-RAS 實(shí)現(xiàn)的修改。第 14 章 解釋說(shuō)明了如何在 HEC-RAS 中使用 GIS/CADD 數(shù)據(jù)，以及怎樣把 HEC-RAS結(jié)果導(dǎo)出到 GIS/CADD 系統(tǒng)中。第 15 章 描述了如何在 HEC-RAS 中使用水力設(shè)計(jì)功能來(lái)進(jìn)行恒定流以及可能泥沙輸送量的計(jì)算，裂縫的大小計(jì)算。設(shè)計(jì)和分析，第 16 章主要包括了對(duì)非恒定流模擬計(jì)算的高級(jí)功能，包括：非恒定流中的混合流；潰壩的分析；漫堤和潰堤；模擬泵站位置；航道大壩。附錄 A 是參考文獻(xiàn)。附錄 B 是文件格式的詳細(xì)描述， HEC-RAS 到 GIS 數(shù)據(jù)之間轉(zhuǎn)換，輸入輸出文件格式的詳細(xì)描述。附