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HEC-RAS中文入门级


Edit 数据编辑 Options 参数选择 Help 说明 Geometric Data.几何资料.. Program Setup 项目设定 Contents 目录 Steady flow Data 稳定流数据 Default Parameters 侦误参数 Using HEC-RAS Help Unsteady flow Data.不稳定流数据(未提供此程序) Unit Sy

stem.单位系统 -(Hec-Ras 使用中说明) Sediment Data 冲积物数据(未提供此程序).. Convert Project Units 计划单位转变 About HEC-RAS

File 档案 Simulate 模拟 View 结果视察 New project.新计划. Steady flow analysis 稳定水流分析.. Cross Sections.横断面图 Open project..打开原有计划 Unsteady flow analysis 不稳定水流分析(未提供此程序) Water surface profiles.水位剖面图. Save project..储存计划 Sediment analysis 冲积物分析(目前未提供此程序) Rating curves..率定曲线 Save project As.另存计划. Hydraulic design functions 水利设计功能.. Hydrographs..水位图 Rename project..更改计划名称 X-Y-Z Perspective plots 三维透视图. Delete Project 删除计划 Cross section table 横断面数据表 Import HEC-2 Data..以旧版 Hec-2 档案格式输入 Profile table....剖面资料表 Import HEC-RAS Data..以旧版 Hec-ras 档案格式输入 Summary Err, Warn, Notes...总结(错 Generate Report..执行后可产生输入数据及输出结果之格式报告 误,警示,批注) Export GIS Data..以 GIS 数据输出 EXIT 退出档案 ============================================================================================ plots:可展示三维复合型断面剖析图 Save project 储存在原有计划档案 XYZ perspective plots: Save an existing project view 3D multiple cross section plot data:编辑及输入稳定流数据 Steady flow data Edit and/or enter steady flow data functions:水利设计功能 Hydraulic design functions: Perform hydraulic design computations 显示水利计算功能(如桥墩处局部冲刷) Profiles 纵断面图样(并可展示不同变量之图标) view profile plots

curves:率定曲线 Rating curves: View computed rating curves sections:显示各计算结果之横断面 Cross sections: View cross section plots analysis:做稳定水流模拟 Steady flow analysis: Perform a steady flow simulation

Sum Err,warm,notes: summary of rrors, warnings,and notes 总结(错误,警示, 批注)

Data:编辑及输入几何数据 Geometric Data Edit and/or enter geometric data Open Project 打开原有计划档案 Cross table 断面数据表 Open an existing project View detailed output at sections ,bridges,culverts,and Inline weirs 显示各断面、桥梁、涵洞和溢流堰等输出详细演算结果

Profile table:纵剖面各位置输出数据表 table: View output at multiple locations by profile

HECHEC-RAS 窗口主要菜单按钮示意图

HEC水利模式应用实例如下略述其主要使用步骤,详细演练内容及操作过程应参考原版之使用者手册。 HEC-RAS 水利模式应用实例如下略述其主要使用步骤,详细演练内容及操作过程应参考原版之使用者手册。

一. 二. 三. 四. 五. 六. 七.

Starting a new project 开始新计划 geometric Entering geometric data 输入几何数据数据 Entering Steady flow data 输入稳定水流边界数据数据 Performing the hydraulic calculations 做水利模式演算 Viewing results 演算结果的展示 Printing graphics and tables 打印图型及数据表 Exiting the program 退出计算机程序

Starting a new project 开始新计划(由主要菜单之 File 开立 New project)

Title 输入标题名称

File Name: 输入文件名称(*)如 *.prj OK 当完成 Title 及 File Name 请按此键

一. Entering geometric data 输入几何数据数据:
由主要菜单之 Edit 选择 Geometric data 后则产生如下面之空白的绘图数据框,如下实案由三条河域将联结成二条河流, 由下述操作步骤来构成而描绘此河流如图一。(输入此项之前,一定要先在主要菜单 Options 项之 Units system 选择公制或 英制) 1. Geometric data 窗口按 River Reach 钮。 2. 移动鼠标之指针于你喜欢的绘图区开始描绘第一河道。 3. 按鼠标左键开始描绘流域草图(流域之描绘必须由上游往下游) ,移动鼠标指针及可间续按鼠标左键在描绘在线增 加线段,当流域之线段尾端,按鼠标左键两次,则鼠标指针点即为流域尾端。 4. 当勾绘流域完后,图区接口立即提示请你输入河流及河域名称,河流名字输入可达 32 字母、河域名字输入可达 12 字母,如下图二条河流名称为 Fall River 和 Butte Cr、而 Fall River 河流流域包括 Upper Reach 及 Lower Reach 因而 Butte Cr.被加入流域、其流域名称为 Tributary。 5. 每一河域以上述步骤 1 至 4 重复描绘,在你输入确认 Butte Cr.后, 图区接口迅速提示你确认输入联结点(Junction) , 在 HEC-RAS 结点位置系为二条(含二条)以上流域汇合处或分离流处。 当你完成河流描绘工作后,在此窗口之 Edit 提供选择项有 change name ,move object,add points to a reach,delete a reach, and delete a junction 等可修正原河流名称。 备注:当你构绘完成草图,图上并未显示断面注标、此注标在你 Cross section 输入断面数据完成后才会显示

图一 窗口上描绘河流范例构成图 二. Entering geometric data 输入几何数据数据
下一步骤,系由图 1 按 cross section 钮,窗口则会显现横断面输入表如图 2,依格式输入数据如下述: 1. 选择一条河流及河域开始做输入数据工作,如以 Fall River,Upper reach 开始。 2. 由图二之 Options 项 Add a new cross section 会显示提示你输入 River Sta.编号,必须为数字,并须要由河流上游向 下游编列,编号数字由大至小(此例数字为 10.0) 。 输入横断面各点坐标之位置及高程 (最多可设定 500 组) 输入往下游河流段之位距 (LOB 河道左侧 Channel 河道 (溪谷 线) ROB 河道右侧) 输入曼宁慥率值 (LOB 河道左侧 Channel 河道(溪谷 线) ROB 河道右侧) 主要河道(深槽)部分之两旁位置

系数:contraction 缩收 expansion 扩张

图二横断面实例之数据编列示意
3. 4. 5. 由图二之格式输入各横断面位置编号之数据。 依此格式输入数据完后请按 Apply Data 项,使用此项接口意旨你将接受记忆此数据。此按钮项并不储存数据至计 算机磁盘,而数据储存须要在 Geometric Data 窗口(如图一)之 Filed 项。 若须要检视数据所相对图形,请按 Plot 项(如图二)内之 Plot cross section,此数据则显示窗口图形如图三。总之 由上述步骤依序输入各位距编号断面数据,为减少河流内其各断面资料工作,可利用图二 Options 项复制目前作业 表之数据在修改其数据后,并可编辑为他断面之数据。

图 三 Fall Creek 河流位距编号 10.0 之横断面

下列输入步骤,须要依序复制现况之横断面资料表之数据: A. 先到横断面编辑钮 (Cross section data editor) 如图三的 Options 选择 Copy current cross section, 输入方格会提示选择 a river and a reach ,然后输入新断面之位置编号。如此例现况的 Fall river and Upper reach reach,输入其编号 9.9、按 OK 则 会显示新的断面资料表。 B. 在 Fall river 的 River Mile 9.9、Description 项改变描述断面情形。 C. 调整各位置之高程降低-0.5m,由此 Options 项选取 Adjust elevations 。 D. 调整横断面、岸边起减缩 10%宽度,由 Options 项选取 Adjust stations 输入 Multiply by a Factor(乘数因子) 。则显示 之方格会提示调整 left overbank, channel, right overbank , 仅只于 left overbank, right overbank 方格上输入乘数因子 0.9, 而主要 channel 不输入;这会减缩两岸边 10%宽度,且不改变主要深槽河道的宽度。 E. 保持原有往下游河流路径长度。 F. 按 Apply Data 钮。 G. 绘出横断面供检查。 Fall river(Upper and lower reach)之尚须调整数据如表 1,且须重复上述七个步骤,确认修改描述及调整每断面后按 Apply Data 钮 o Downstream Reach length 往下游流径长 Adjusted Cross section 横断面 Adjusted Stationing 位距调整因子 度(m) Elevation 高 Reach 流域 名称 Upper Lower Lower Lower Lower River Sta.河 程调整值 流位置编号 (m) 9.8 9.79 9.7 9.6 9.5 -0.4 -0.1 -0.5 -0.3 -0.2 Left O.B.左 侧岸边 0.8 1.2 1.2 Channel 主要 Right O.B 右 Left O.B 左 深槽 侧岸边 侧岸边 -(无) 1.2 1.2 0.8 1.2 1.2 0.0 500 500 500 0.0 Channel 主要 Right O.B 右 深槽 侧岸边 0.0 500 500 500 0.0 0.0 500 500 500 0.0

表 1 Fall river 经复制的各断面尚须由现况断面调整值表
在输入 Fall River(upper and lower reach)完成各断面数据后, 然后在输入 Butte creek tributary 数据 应先输入此河流第一断面 数据如下所述 A. 在 Cross section Data editor 之 River 方格框选择 Butte Cr. 以建立之河域 Tributary 则自动显示 B. 从窗口 Options 项选择增加新断面 Add a new cross section 项则会显示方框提示您输入新的位置编号则输入 0.2 C. 输入此断面所须之数据如图四。 D. 输入此断面数据后请按 Apply Data 钮。 E. 绘制此数据之横断面图。

图 四 Butte creek 河流位距编号 0.2 断面输入数据情形
在 Butte creek tributary 还有两个断面位距数据尚须由上图 复制之且须调整它的高程及位置如表 当数据调整完毕确信 修改各位距编号之描述内容 description 并按 Apply data 钮 Cross section 横断面 Reach 流域 名称 Butte Cr. Butte Cr. Adjusted Adjusted Stationing 位距调整因子 Elevation 高 River Sta.河 程调整值 Left O.B.左 Channel 主要 Right O.B 右 流位置编号 (m) 侧岸边 深槽 侧岸边 0.1 0.0 -0.6 -0.3 Downstream Reach length 往下游流径长 度(m) Left O.B 左 侧岸边 500 0.0 Channel 主要 Right O.B 右 深槽 侧岸边 500 0.0 500 0.0

Butte.Cr.经复制的各断面尚须由现况断面调整值表 表 2 Butte.Cr.经复制的各断面尚须由现况断面调整值表
当各河流的断面数据输入全部完成后必须在 Geometric Data window 窗口之 File 选择另储存 “Save Geometry Data As ” 且 提示框请你输入几何数据名称 Tile 以输入 Base Geometry Data 为此例然后在按 OK 钮。 Entering Junction Data 输入接合点数据 此例仅有 Sutter 接合点一处 其数据输入主要为内容描述及通过接合点之河径长度 数据输入从 Geometric Data windows 窗 口按 Junction 项如下图所示

图 五 Sutter 接合点数据编辑内容
通过接合点之河流流径长度,这容许通过复杂汇流(如分离流)以流径长度来调适,在河域最后位距下游之断面数据之河 径长设定为 0 在这例子中将采用能量公式计算通过汇流点之水位剖面线,假如选用动量方程式、那从下游河域编辑汇流角度 当你完成汇流处之数据编辑请按 apply data 钮在按 OK 结束此项工作。从 Geometric Data window 窗口 File 项 Saving The

Geometry Data 储存几何数据文件至硬盘 那才能进行输入稳定流之数据。

三. Entering Steady flow data 输入稳定水流边界数据数据

下一步骤为输入稳定水流数据以计算水面线由 HEC-RAS 主窗口之 Edit 项选择 Steady Flow Data 项则此为稳定水流编辑工 作窗口如图六。 第一个输入数据为多少组须计算的流量之剖面,此例输入 3 组水流数据是从每一河域的上游至下游, 对河流系统之所 有河域至少须输入一组流量,从上游输入的流量至流域尾部此流量值仍假设为相同直到在此河径内另一流量汇入,而其 它河域内任何横断位距均能输入流量。

图 六 稳定水流数据实例编辑工作窗口
在此例中水流数据输入,将从每一河域之上游至尾部,由 Fall River 在 Lower Reach 加入水流改变处的位距编号 9.6 首先 River 项选择 Fall river 及 Reach 项选择 Lower reach 在 River Sta.输入 9.6 后按 则 Add A Flow Change Location 会显示流量输 入方块框 现在你可输入如图六所示格式其它输入过程亦同。 下一步骤为边界条件之输入过程请按 Reach Boundary Condition 后则会显示如下图七,边界条件是须要建立河流尾端起算 水位,以供程序起算使用、在亚临界河制演算边界条件系在下游河流的尾端、若超临界河制则其边界条件上游河流的尾 端、假设为复杂流况则其边界条件必须输入所有河流的尾端。

图 七 稳定水流边界条件
编辑边界条件如图七所示之任何河流及流域,每一流域有上游及下游边界条件,汇流处 junction 为内部边界条件,内部 边界条件基于河流数据编辑会自动列出如图七所示,使用者仅须输入外部边界条件。 在此例,系假设此河流为亚临界流况,因此须在下游河段 Fall river 、Lower reach 之尾端,输入边界条件;首先由上图七 四种可供选择的边界条件控制框如下为: Known water surface elevation:已知水面高程 Critical depth:临界水深 Normal depth:正常水深 Rating curve:率定曲线 在此例中你选择 Fall River Lower Reach 下游尾端,按 Normal Depth 项,则显示框会要求您此河之平均能量坡度则请输入 其坡度值 0.0004(ft/ft) ,在按 OK。 最后是将建立的数据在图六 File 项内之 Save Flow Data As 储存之。

四. Performing the hydraulic calculations 做水利模式演算
既然已经输入所有的数据 那我们可以去 HEC-RAS 主窗口的 Simulate 项选择 Steady flow Analysis 仿真演算稳定水流之水 面剖线,而这稳定水流分析窗口将会显现如图八,除非你的将不会有任何计划标题。

图 八 稳定水流模拟试窗
首先将使用几何及水流数据且定义一个 Plan 标题及简短确认名, 从上图八之 File 项选择 New Plan 输入计划名称, ’Existing Conditions Run”,然后按 OK 钮你仍将被提示 Short ID 则 输入简短确认名”Existing”。 下一步骤为选择要求的河制做模式演算,此例以 Subcritical 水流并确认水流为 Subcritical 由 Options 项并提供多项功能项 目、但并非此例所须 在确认工作计划及所须工作项设定后,必须于图八 File 项储存 Save Plan 计划名称,既然数据皆已 设定那可按 Compute 键开始仿真稳定水流之演算,当按此键后会显现演算过程的独立窗口,当演算完成后可依序关掉稳 定水流演算及仿真窗口

五. Viewing results 演算结果的展示
若本模式顺利仿真演算完成, 你便能展示演算结果, HEC-RAS 主要窗口 View menu 展示功能键内可提供如下之多种的 由 输出选择项: Cross section plots 横断面图 Profile plots 纵断剖面图 Rating Curves 率定曲线 X-Y-Z Perspective plots 三维立体图示 Detailed tabular output at a specific cross section (cross section table)特定横断面详细数据表的输出(横断面表) Limited tabular output at many cross section (profile table)各流量剖面在各处有限横断面数据表的输出(纵剖面表) 横断面水位图:由 HEC-RAS 主窗口 View 供能键选择 Cross section 键则会显现第一个横断面为 Butte Cr.如图九,任何横 断面图可在图上 River Reach and River Sta. 选择之,使用者亦可由 Options 项所提供可选择的数种图形功能项, 此选择项 包括 zoom in 放大图面 zoom out 回复原图 plans 计划案 profiles 流量剖面 and variables to plot 各种变数可绘图面 and control over lines symbols labels scaling 可调整之图面的线、标志、工作名称、比例 and grid options 图面网格线的选择。选择不同 横断面绘图和由 Options 功能项使用一些可提供相同项目以练习之。

图 九 实例应用之横断面水位
水面纵剖线图示:由 HEC-RAS 主窗口的 View 功能项内选择 Water Surface Profile 后则会自动显示出 Butte Cr.第一河域的 水面线图示。可由 Options 项有提供您选择多条 Reaches 去显示水面剖线图。在此图十所示为选择 Fall river 的 upper and lower reach 河断。在 Options 项额外选择经演算剖面或图上所提供的变量项目以练习使用。`

图 十 实例应用之纵剖面水位
经演算的率定曲线图:由 HEC-RAS 主窗口 View 功能项选取 Rating Curves 后,其会显示出 Butte Cr 为第一个率定曲线图 如图十一。你也选择适当的河流、河域之位距编号观看其图示。经所绘图示之选择功能项类似横断面功能项。并且可由 绘图提供的选择项可以练习及绘制不同位距的率定图。

图 十 一 实例应用之计算率定曲线
三维立体图:HEC-RAS 主要窗口 View 功能项内选择 X-Y-Z Perspective Plots 则会显示出各流域之各横断面相互关系透视 图若欲显现如下关系可 Options 项选择 Reaches 则会产显示你须要之河域则 Select All 钮在按 OK 钮, 再次于 Options 项选 择 Profiles 项、选择 3 组流量剖面,当你选择这些功能项后则会显现三维立体图示如图十二,你可以试着旋转着展示不同 方向之(或不同河段)透视图示。

全部三条河域之立体( 图 十二 全部三条河域之立体(X-Y-Z)透视图
断面格式之数据:经由 HEC-RAS 主要窗口之 View 项内选择 Cross section Table,这里有两种断面型式为横断面及纵断面 表可供选择。由图十三显示出一处横断面的详细水利信息,而其它断面数据亦可从此图中选择 Reach,River 得之。 而纵断面资料表如图十四所示;此表可显示在各流量下之多处横断面的有限数据;由此表之功能项下可显示提供演算水 利结构特殊讯息(如桥梁和涵洞)而其它系提供之一般性的全部断面数据,如此图。

图 十三输出横断面之详细数据表(一处在一种流量情况下) 十三输出横断面之详细数据表(一处在一种流量情况下)

图 十四输出 纵断面于各流量下之水理格式化之数据表 七. Printing graphics and tables 打印图型及数据表
所有的图及表皆能直接传递至打印机/绘图机或者透过窗口之剪贴布传递至其它程序(如文书处理) 。这打印机/绘图机会 基于你在试窗上目前所选择而打印,使用者亦可设定打印格式。

依照下列直接输出图形至打印机
1. 2. 3. 显示喜好的图形(横断面,纵剖面,率定曲线,或者河流概况图)在屏幕上 利用可使用的选择项(比例、标示、格式线条、等)修饰你喜欢输出的图形。 由显示图形之 File 文件选择 Print 项当按此项 时 则 Printer Options 窗口将会显现、以提供使用者改变打印设定的 机会,当你业已设定你所须的方式,则可由 Printer Options 试窗按下 Print 工作键,则图面会自动的输出至窗口上 处理打印及控制打印工作。

输出图形至窗口的剪贴布上
依照下列输送图形至窗口之剪贴布和送到另外程序 1. 在屏幕上显示喜好的图形。 2. 利用可使用的选择项修饰你喜欢输出的图形。 3. 由显示图形之 File 文件选择 Copy to Clipboard 则此图形会自动输送至窗口之剪贴布上。 4. 带出你所想程序以供剪贴图形(例:文书处理) ,从接受程序之 Edit 选择 Paste 项,当图形贴至剪贴布上它的尺寸 你能调整至你喜欢的大小。

表格直接输送至打印机 从程序输出表章节带出所须的表。 1. 由显现之表 File 选择 Print 项则会显示出 Printer Options 之窗口,以此你所须的功能项、然后按 Print 键,这将会输 2.
送整张表至窗口处理控制此表的打印。 至于纵剖面表型式允许你如下列所述打印部分的表 1. 在屏幕上显示出你喜欢的纵剖面表型式。 2. 使用鼠标,按左键在表上反白你欲打印区域。 3. 从显示表上之 File 选择 Print 项,于此仅反白区域和标题字段会受理打印。

输出数据表格至窗口之剪贴布上
输送图形至窗口之剪贴布或者送到另外程序依照下列所述。 1. 在屏幕上显示喜好的数据表。 2. 由显示资料表之 File 文件选择 Copy to Clipboard 键。 3. 带出你所想程序以供剪贴数据理) ,从接受程序 Edit 选择 Paste 项,贴至剪贴布上。 再你现在已打开的作业窗口中,以案例练习传递图形和数据表至打印机及剪贴布。

八. Exiting the program 退出计算机程序
在你退出 HEC-RAS 程序,需确认你已经储存所有数据。这从 HEC-RAS 主窗口之 File 工作项选择 Save Project 可以容易 储存数据,任何数据数据(几何、水流、计划)若未经储存则程序会自动为你储存。 退出 HEC-RAS 程序,从主窗口之 File 工作项选择 Exit 项,假如先前未储存数据则程序会提示你储存之。


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