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HEC-RAS系列模型在洪水演进模拟中的应用研究

方园皓;张行南;夏达忠

【摘要】HEC-RAS(RiverAnalysisSystem)isdevelopedbytheU.S.Army

CorpsofEngineers,withwhichone-dimensionfloodroutingcalculations

canbeperformed.GeometricdataofriversystemneededbyHEC-RAScan

becreatedbyHEC-GeoRAS.Theprincipleandproceduresofperforming

hydrologiccalculationsbyHEC-RASaswellasprincipleandproceduresof

creatinggeometricdatabyHEC-GeoRAS,areintroduced.Forcasestudy,

HEC-RASandHEC-GeoRASareusedtomodelthelowerlakeofNansilake;

severalfloodsaresimulatedbythemodel.Theresultsshowthatthemodel

issuitablefortheNansilake.%HEC-RAS(RiverAnalysisSystem)模型是由美国

陆军工程师团开发的一款模型,利用该模型可以进行河网的一维水力学演进模拟.模

型所需要的河网几何资料可以由HEC-GeoRAS生成.介绍了利用HEC-RAS进行河

网洪水演进计算的原理与流程,以及利用HEC-GeoRAS构建河网几何资料的原理

和流程.作为实例,利用HEC-RAS与HEC-GeoRAS对南四湖下级湖进行建模,并利

用模型对次洪模拟,结果表明模型对于南四湖是适用的.

【期刊名称】《三峡大学学报（自然科学版）》

【年(卷),期】2011(033)002

【总页数】4页(P12-15)

【关键词】HEC-RAS;HEC-GeoRAS;洪水演进模拟;南四湖

【作者】方园皓;张行南;夏达忠

【作者单位】河海大学水文水资源学院,南京210098;河海大学水文水资源学院,南

京210098;河海大学水资源高效利用与工程安全国家工程研究中心,南京210098;

河海大学水文水资源学院,南京210098;河海大学水资源高效利用与工程安全国家

工程研究中心,南京210098

【正文语种】中文

【中图分类】P333

1HEC-RAS系列模型介绍

1.1HEC-RAS模型介绍

HEC-RAS(RiverAnalysisSystem)模型是由美国陆军工程师团开发的一款模型,其

主要用于天然或人造的河网的一维水力学计算.其最初的版本是于1995年发布的

1.0版本,最新的版本是于2010年发布的4.1版本.

HEC-RAS主要由以下4部分组成:恒定流水面线计算、非恒定流模拟、可动边界泥

沙输移计算、水质分析.以上功能都是基于统一的河道资料以及计算流程,给河道的

水力计算带来很大的方便[1].本文主要利用HEC-RAS的非恒定流模拟功能进行洪

水演进模拟.

HEC-RAS的非恒定流模拟是基于连续方程和动量方程的.其中连续方程为[2]

式中,ρ为流体密度;u为流速;下标遵守爱因斯坦求和约定.

动量方程为[2]

式中,f为质量力;p为压力;v为流体运动粘滞系数.

为了对式(1)和(2)进行求解,模型采用四点隐式差分的格式对其进行离散.

1.2HEC-GeoRAS模型介绍

利用HEC-RAS模型进行非恒定流演算需要一系列的研究区域的集合资料,包括河

道的走向、主槽的位置、断面的分布等.这些几何资料可以通过HEC-GeoRAS来

方便地建立.

HEC-GeoRAS是一款基于GIS的扩展模块,作为HEC-RAS的数据接口,其可以对

输入的研究区域的数字地面模型(DTM)以及遥感信息等对下垫