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1、HerbD.avi 为以民国 91 年浊水溪 断面资料在重现贺伯台风洪水事件条件下的变量流模拟情形。II III 河川及区域排理计算实务演练 河川及区域排理计算实务演练 、HEC-RAS Version 3.1.1 概貌 1.1 发展历史 1.HEC-RAS（Hydrologic Engineering Centers River Analysis System）由美国工兵团（The U.S.Army Corps of Engineers）的水文工程中心（Hydrologic Engineering Center,缩写为 HEC）所开发。2.HEC-RAS 最早发展目的是取代 HEC-2，第

2、1.0 版公布于 1995 年 7 月，随后出现了 1.1、1.2、2.0、2.1、2.2、2.2.1、3.0、3.1 等修正 或更新版。目前最新的版本是 2003 年 5 月公布的 3.1.1 版。1.2 程序模块 1.一维定量流分析：延续 HEC-2 程序。（1）控制方程式：能量方程式。（2）计算方法：标准步推法。2.一维变量流分析：延续 UNET 程序。质量及动量方程式。（2）离散方法：隐式有限差分法（Implicit finite differences）。（3）计算方法：Newton-Raphson 迭代法（Newton-Raphson iteration technique）。1.

3、3 应用领域 1.洪水位计算（包括定、变量流）。2.结构物影响分析：桥梁、涵洞、堰、溢洪道、冰、抽水站、堤防、障碍物。3.渠道整治分析。4.淹水分析（包括河道及陆地）。5.桥梁局部冲刷（包括桥墩及桥台）。6.稳定渠道设计。7.河道输砂量计算。8.溃坝分析。9.溃堤分析。1.4 其它功能 1.窗口化接口。2.具有将变量流计算结果制成动画的功能。3.可结合数字地形模型（Digital Terrain Model，DTM）进行大断面切 割，并可将计算结果表现于 DTM 上（本项功能须利用 Arcview 软件 进行）。4.未来将整合 HEC-6，使程序具备水库淤砂及河道冲淤计算能力。1 2 河川及区

4、域排理计算实务演练 河川及区域排理计算实务演练 、执行计算流程 2.2 定量流数值计算步骤 2.1 准备料 1.水文分析（1）计划流量 （2）流量历线、水位历线（或潮位历线、水位流量率定曲线）：用 于变量流分析。2.河道断面资料 3.河床质粒径组成（视需要）4.地图 5.历史台洪纪录（验证用）6.现地勘查纪录（植生、障碍物、洪水痕、滞水区域等）7.结构物数据（视需要）建立项目（第章）建立河道几何料（第章）建立边界条件（第章）执行程序（第章）输出计算结果（第章）3 4 河川及区域排理计算实务演练 河川及区域排理计算实务演练 3.1 起始画面说明、建立新项目 6 开启执行定量流窗口 7 开启执行变

5、量流窗口 8 开启水力计算（包括桥梁冲刷、稳定渠道设计、河道输砂量计算）窗口 2 4 6 8 1 3 5 7 10 9 12 11 14 13 16 15 18 17 19 9 开启河道断面展示窗口 10 开启水面剖线展示窗口 11 开启河段水力参数计算结果展示窗口 12 开启率定曲线计算结果展示窗口 13 开启河道 3D 计算结果展示窗口 14 开启变量流水位、流量历线展示窗口 15 开启河道水力特性展示窗口 16 开启单一断面或结构物水理计算成果展示窗口 17 开启所有断面计算成果展示窗口 20 1 开启专案 2 储存项目 22 21 23 24 25 26 27 28 18 开启计算过程

6、中所产生之警告或错误通知窗口 19 开启 DSS（Data Storage System）窗口 20 显示项目名称 21 显示计划名称 3 开启河道几何数据编辑窗口 4 开启定量流数据编辑窗口 5 开启变量流数据编辑窗口 22 显示河道几何数据文件名称 23 显示定量流水文数据文件名称 24 显示变量流水文数据文件名称 5 6 河川及区域排理计算实务演练 河川及区域排理计算实务演练 25 专案注释（可空白）26 显示档案路径 27 延展专案注释字段 28 目前项目所使用之单位（英制 US Customary Units 或公制 SI）3.2 建立新项目 1.选取”File”下的”New Pro

7、ject”，如下图。（1）填入专案名称 （2）填入专案檔名 （4）按下 OK 3.按下”确定”键。（3）选取档案存取磁 碟路径 4.完成建立新项目，主窗口会显示 项目名称 及档案存取磁盘路径。2.选取”New Project”后会跳出新窗口。填入专案名称，如下图。完成 后按下”OK”键。专案名称 项目文件名 及档案存取 磁盘路径 7 8 河川及区域排理计算实务演练 河川及区域排理计算实务演练 、建立河道几何料 4.1 开启河道几何料编辑窗口 1.按下主窗口第 3 个按钮后开启河道几何数据编辑窗口。2.河道几何数据编辑窗口说明如下 1 2 3 4 5 6 按下后开启河道几何数据编辑窗口 7 8

8、9 10 11 12 13 14 15 16 1 加入新河段（Reach）至河系图层（Scheme）2 加入新蓄水区（Storage Area）至河系图层 3 连接河系图层中的两个蓄水区 4 加入抽水站（Pump Station）至河系图层 9 10 河川及区域排理计算实务演练 河川及区域排理计算实务演练 5 设定河道里程 6 加入及编辑河系图层的背景图片 7 编辑汇流点（Junction）8 编辑或新增断面数据 9 编辑或新增桥梁（Bridge）、涵洞（Culvert）资料 10 编 辑 或 新 增 主 流 向 结 构 物（Inline Structures），如 堰 坝 （Weir/Emb

9、ankment），闸门（Gate）11 编辑或新增侧流向结构物（Lateral Structures）12 编辑蓄水区数据 13 编辑蓄水区连接数据 14 编辑抽水站数据 15 编辑变量流模式的水力参数 16 河系图层编辑区 4.2 建立河系图层 1.按下加入新河段。按下加入新河段按钮 11 12 河川及区域排理计算实务演练 河川及区域排理计算实务演练 2.按下加入新河段后会出现”一支画笔”，将画笔放在河系图层 编辑区任一点，单击鼠标左键设定河段起点，然后移动画笔至 编辑区另一点，快速按二下鼠标左键设定河段终点。3.设定河段终点后会自动跳出一个小窗口，填入河系及河段（或支 流）名称后，按下 O

10、K 键。（1）单击鼠标左键设定 河段起点 （1）输入河系名称 （2）移动画笔至编辑区另 一点，快速按二下滑 鼠左键设 定河段终 点 （3）按下 OK （2）输入河段（或支流）名称 13 14 河川及区域排理计算实务演练 河川及区域排理计算实务演练 4.按下 OK 键后，河系及河段（或支流）名称会出现在直线两侧，至此即完成单一河川之基本图层。5.如果要加上支流，则重复 1、2 步骤，在图层编辑区上以画笔画出 支流连结至主流，然后会自动跳出一个小窗口，要求填入河系及新 支流名称，填完后按下 OK 键。注意：在跳出小窗口后，原先绘出的支流会暂时消失，直至所有资 料填入为止。下图中的蓝色虚线是为方便说

11、明所加入。（1）绘出支流 （2）输入河系名称 （4）按下 OK （3）输入支流名称 15 16 河川及区域排理计算实务演练 河川及区域排理计算实务演练 6.按下 OK 键后，会自动跳出另一个小窗口，询问是否要将主流分成 两段，请按下”是”键。6.按下”是”键，会自动跳出另一新窗口，要求填入汇流点以下河段 的名称。填入后请按下 OK 键。（1）输入河系名称 按下”是”键将主流 分成两段 汇流点以下 河段 （3）按下 OK （2）输入汇流点以 下河段的名称 17 18 河川及区域排理计算实务演练 河川及区域排理计算实务演练 7.按下 OK 键后，会自动跳出另一新窗口，要求填入汇流点的名称。8.按下

12、 OK 键后，支流名称会出现在新直线两侧，至此即完成加入支 流之动作。原先暂时消失的支流会于此时出现。（1）输入汇流点的 名称 （2）按下 OK 19 20 河川及区域排理计算实务演练 河川及区域排理计算实务演练 4.3 储存河道几何料 1.选取 河道几何数据 编辑窗口的”File”下的”Save Geometry Data”，如下图。2.选取”Save Geometry Data”后会跳出新窗口。填入河道几何数据名 称及文件名（例如以大断面施测年份作为名称），如下图。完成后按 下”OK”键。（1）填入河道几何 数据名称（2）填入河道几何 资料文件名 （4）按下 OK 21（3）选取档案存取磁

13、 碟路径 22 河川及区域排理计算实务演练 河川及区域排理计算实务演练 3.完成储存河道几何数据，主窗口会显示河道几何数据名称及文件 案存取磁盘路径。4.4 编辑或新增断面料 1.按下开启编辑或新增断面数据窗口按钮。河道几何数据名称 按下开启编辑或新增断 面数据窗口按钮 河 道几何资 料檔名及 档案存取磁盘路径 23 24 河川及区域排理计算实务演练 河川及区域排理计算实务演练 2.编辑或新增断面数据窗口各项功能说明如下：1 2 3 4 5 6 7 9 LOB、Channel、ROB：分别输入本断面至下一个下游断面间之左 岸高滩地流心距离、主深槽溪线距离、右岸高滩地流心距离 10 LOB、Channel、ROB：分别输入本断面左岸高滩地、主深槽、右 岸高滩地