HECGeoRAS使用指南Word文件下载.docx

1、ApUtilites菜单主要是数据管理。Help主要是解释说明。下面具体介绍相关菜单和按钮的功能。为HEC-GeoRAS设置分析环境利用GIS软件进行水文/水力学模拟主要有三个步骤：1）数据预处理。2）模型模拟。3）成果可示化。通常用单张地图去做单个工程，但这会以太多数据层而告终。这样在寻找哪些是输入数据、哪些是输出数据时就会很繁。为了避免这种混乱，HEC-GeoRAS使用分开的数据框架来分配预处理和后处理数据，在HEC-GeoRAS中，单击ApUtilities Add New Map来增加一个新的数据框架，见下（在ARCMAP中，可以单击InsertData Frame来增加一个新的数据框

2、架）：HEC-GeoRAS的成果是HEC-RAS的地理上的输入，命名为BaxterGeometry，单击OK。注意到新的数据框架（BaxterGeometry）已被加载到ArcMap的表中了。如果右击BaxterGeometry数据框架，然后单击属性（Properties），会发现在坐标系统中没有投影。关闭数据框架属性窗口。为了创造一个几何文件，需要的是地形（高程）数据。在ARCMAP中单击按钮，浏览baxter_tin来加载地形数据到图层文件中。所有的数据和数据框架必须具有同样的坐标系统，因为baxter_tin已有一个投影坐标系统，被应用到BaxterGeometry数据框架中去，右击数据

3、框架查看属性时可以查询这个坐标系统。创造RAS层HEC-RAS需要的几何文件包括横断面，水工建筑物、河堤和其他的河道物理属性。使用HEC-GeoRAS进行预处理意味着在GIS中创造这些属性，并且将他们输出到HEC-RAS的几何文件中去。在HEC-GeoRAS中，每个属性都被作为一个分开的特征类叫作RAS层。所以在GIS中建立河道属性之前，让我们首先在HEC-GeoRAS的工具条中使用RAS几何数据菜单创建一个空的GIS层.单击RAS GeometryCreate RAS Layers.你会看见在HEC-RAS的几何文件中所有可能出现的属性。如果你愿意，你可以单击单独的属性来创造一个数据层，或你

4、可以单击”ALL”来创造所有层。本指南中，单击了ALL来创造所有层。在创造所有层窗口中，同意系统默认的名称，并单击OK。HEC-GeoRAS创造了一个地理信息数据库在同一个文件中，就是图文件被存储的地方。将图文件的名赋给地理信息库中（在示例中即），并且在地理信息数据库中存储了所有的特征类/RAS层。在创建了RAS层后，这些被以预分配的图标加载到图文件中。这些层是空的，我们的任务就是根据工程需要制作一些或全部的图层，然后创造一个HEC-RAS几何文件。创建河道中泓线首先是创建河道中泓线。河道中泓线是用来建造HEC-RAS河网的。baxter_tin数据库中存储的是东西走向的的Baxter河，包含

5、Tule Creek一个支流。所以有三个河段：Baxter河上游，Baxter河下游和Tule Creek支流。我们沿着河道中泓对每个河段进行数字化，并且在流向上是均衡的。放大（Zoom-in）Baxter河上游的最上游来看看主河道（上图中的黑色线）.为了创造河道中泓线（在河道特征类），开始编辑，并选择创造新特征作为任务，见下：使用绘图工具（标红线的），自上游向下游开始数字化河道中泓线直到与Tule Creek支流的汇口处（在水力学中叫结点），为了数字化Baxter River上游，单击流向并双击在结束的时候。如果你需要修改，单击修改工具，在图上修改，然后继续单击绘图工具（在河道结点到达之前不

6、要双击）。在Baxter河上游数字化完成后，保存编辑。在开始数字化Tule Creek支流前，修改一些编辑选项。单击Editor Snapping。然后在RIVER栏里选择END框，见下：我们修改编辑环境是因为当数字化Tule支流的时候，我们想要Tule支流的下节点与Baxter河的下结点重合。关闭属性框，然后开始数字化Tule支流从上游到Baxter河的结点。当接近到结点的时候，放大，你会发现工具会自动尝试捕捉Baxter上游的终结点。双击该结点来完成Tule河支流的数字化工作。保存编辑。最后，从Baxter上游的下结点处进行Baxter下游的数字化。再次确定你捕捉的点重合。保存编辑，然后停

7、止编辑（所有结点需要重合，创造HEC-RAS结点，所以要确保这三个结点要对齐）。在河道数字化完成后，下一个任务对河道进行命名，在HEC-RAS中，每条河只有一一个独立的名字，每个河段也只能有一个独立的河段名。我们可以定义Baxter River 为一条河，支流作为第二条河。为了对河段进行命名，单击Assign RiverCode/ReachCode来触发命名，如下：当按钮被激活的时候，单击Baxter 河上游段，你会看见河段被选中了，生成了下面的窗口：在依次分配完河流和河段名后，单击OK。单击支流，使用Tule Creek 和Tributary 作为河流名和河道名。对于Baxter河下游段，使

8、用Baxter River和Lower Reach作为河流名和河段名。现在打开河流特征类属性表，你会发现刚才规定的河流名与河道名已被作为特征属性输入进去了，见下：要注意的是，还有一些非输入性的河流特征属性。（如FromNode, ToNode, ）在继续之前，让我们确定每个河段都是关联的，并且对余下的河流属性值进行赋值。单击RAS Geometry Stream Centerline Attributes Topology（拓扑结构）确定河流中泓线和baxter_tin作为地形TIN，然后单击OK。这个功能将会处理河流的FromNode和ToNode属性。下一步，单击click on RAS

9、GeometryStream Centerline AttributesLengths/Stations. 这会处理剩下的属性。现在打开河流属性表，并理解每一个属性的意义。HydroID是地理数据库中，每一个给定组件都有一个独立的号码。河流与河段属性包括独一无二的名字。FromNode 和 ToNode属性定义了河段之间的关联（即拓扑关系）。ArcLength是河段的实际长度基于图的单位，并且与形状长度一致。在HEC-RAS中，从上结点到下结点的距离是使用站码来表现的，例如，每个河流的下结点都是0（就是河长从下游往上算）并且等于河流上结点的长度。在Tule Creek 支流上，我们只有一个河段

10、，FromSta属性是0，ToSta属性等于ArcLength。Baxter 河有两个河段，对于上游的FromSta=下游的ToSta。上游河段的ToSta属性等于上下游河段的ArcLengths之和。创造河堤河堤线是用来区分主槽和河漫滩的。河堤位置信息被用于处理不同的断面属性。例如，漫滩地区的曼宁系数大于主槽，因为植物的存在使糙率变大。创建堤防线与创建深泓线是相似的，但是没有精确的线供参考，他们可以沿着流向或反向流向而数字化，也许是连续的，也续是间断的。为了创建河道中心线（在河堤特征类里），开始编辑，然后选择Create New Feature 作为任务，Banks作为任务，如下：虽然数字化

11、河堤没有精确的向导线，为了连惯，沿着这些向导线：1）从上结点开始，2）寻找下结点，先数字化左岸堤防再数字化右岸。对三个河段的堤防进行数字化并保存编辑和图文件。创造汇流路径汇流路径层包括三种线：中心线，左漫滩和右漫滩。流径线被用来决定下河段长在主槽横断面和滩地上。如果我们创建的河流中心线在主槽的中心，它就可以用作汇流中心线。单击RAS GeometryCreate RAS LayersFlow Path Centerlines 如果消息框里问你是否想用河道中泓线来创建流向线，单击Yes。确定了河流中泓线和流向中心线后，单击OK。若要创造左、右流向（在流向特征类中），开始编辑，然后选择Create

12、 New Feature 作为任务，Flowpaths 作为目标，如下：利用绘图工具来创建流向。左、右流向必须在下游方向包含漫滩内数字化。这些线用来计算漫滩间的横断面距离。再一次，为了连惯考虑，先对每个河道左流向数字化，再对右流向数字化。完成数字化后，保存编辑，停止编辑。现在使用线型标注流向，单击按钮（注意光标的改变），然后单击某一个流径（左或右，面向下游），然后命名流向，如下：标注所有流向，并且打开流向属性表进行确认。LineType字段一定都有数据，如果所有流向都被标注的话。创建横断面横断面是HEC-RAS的一个重要输入。横断面图是用来从地形数据中的高程信息来创建一个横断面。其他的RAS横

13、断面比如说中心线和流向线被用于计算HEC-RAS属性比如说堤防站（区分主槽与滩地），下游河段长（断面间的距离）和曼宁系数。所以，创建足够多的横断面来展示河床与滩地的变化是极其重要的。在创造横断面线时应的某些向导线必须遵守以下规则：（1）他们必须垂直于流向，（2）必须涵盖模拟的洪水范围。（3）面向下游从左向右数字化。虽不被要求，但这是一个很好的习惯在断面间保持连惯性。除此以外，如果沿河道遇到了一个水工建筑物（比如说，桥和管路），在水工建筑物的上、下游都要定义横断面。在本指南中，水工建筑物可以被遥感图像分辨出来。比如，我们会在支流的下结点以下可以安置一个桥的位置，如下：为了创建横断面图中（在XSC

14、utlines中），开始编辑，然后选择Create New Feature作为任务，XSCutlines作为目标使用绘图工具沿着向导线进行断面数字化。当数字化的时候，确定每个横断面足够宽能覆盖漫滩区。这可以用横断面属性工具，单击属性工具，然后在横断面上单击来见到属性。例如：如果获得了一个断面属性界面（见下），没必要编辑横断面，但如果在获得了一个断面（见下），那么横断面就需要编辑。（注：这个工具停止了编辑，在看见横断面属性后，每次你需要开始编辑。在数字化完横断面后，保存编辑，停止编辑。下一步是向这些图增加HEC-RAS属性，我们需要增加河流、河段名，沿深泓的站码、堤的编码和下游河段长。因为其他层

15、的所有数据都是基于横断面的，所以确定每个横断面都沿着河流深泓线和堤防流向，这样可以避免错误信息。单击RAS Geometry XS Cut Line Attributes River/Reach Names，这个工具使用了河流与河段的深泓属性。然后将他们复制到XS图中。下面，单击click on RAS GeometryXS Cut Line AttributesStationing，这个工具会处理每个横断面图的站码（从上游到下游的每个河横断面间的距离）。下面，单击RAS GeometryXS Cut Line Attributes Bank Stations，确认XSCutlines和Ban

16、ks，最后单击OK。这个工具处理每个横断面的堤防编码（面向下游，在XS Cutline线上从开始点到左、右岸的堤防距离）。最后，单击RAS GeometryXS Cut Line AttributesDownstream Reach Lengths。这个工具处理沿着流向从本横断面到下横断面的距离。横断面图是2维线，没有高程信息关联。当早点使用面工具来看横断面时，工程会沿着图用基础高程数据来输出高程。可以单击RAS GeometryXS Cut Line AttributesElevation转换2维数据到3维数据。确认XSCutlines和baxter_tin地形数据。新的三维线（XS Cut

17、 Lines Profiles）会被存储在XSCutLines3字段中。单击OK。该过程完成后，打开XSCutLines3D字段属性表，会发现属性现在已是Z了。（就是从假定基面连到绝对基面）。创建桥梁与管道在创建完横断面后，下一步是定义河、管道和其他水工建筑物。因为我们使用遥感图来定义横断面，所以桥梁的位置就已定了。若需要创建桥梁/管道，开始编辑，然后选择Create New Feature作为任务，Bridges作为目标，见下：桥梁/管道与横断面是相似的，所以对横断面的标准可以同样适用于桥梁/管道。在编辑栏里使用绘图工具，在支流下游的结点处数字化桥梁位置。当数字化河的时候，确保桥梁/路高于河

18、道中泓线。保存并停止编辑。数字化完桥梁/管道后，需要处理河流/河段名和站码。单击Click on RAS Geometry Bridge/Culverts River/Reach Names来处理河流/河段名。再单击RAS Geometry Bridge/CulvertsStationing来处理站码。除了这些属性以外，还要输入桥梁的属性，比如说桥名和桥宽等，见下：关闭属性表，保存并停止编辑。与横断面相似的是，河段特征属性是以2维多边形存储的，可以转换为3维的，单击RAS GeometryBridge/CulvertsElevations来创建一个新的3维桥梁特征属性。确认桥梁Bridges、

19、地形数据baxter_tin、Bridges3D三维桥数据后，单击OK。一个新特征属性（Bridges3D）被创建了，可以检查Z轴已变成绝对基面。创建无效区域无效区域被用来分辨漫滩区无流通区域（有水但是无流速）举例来说，桥墩后的收缩或扩张区域可以考虑为无影响区域。若要定义无效区域（在无效区域字段中），开始编辑，选择Create New Feature作为任务，IneffAreas作为目标，见下：使用绘图工具定义无效区域。下图就是支流下游的一个无效区域（注：这是一个多边形的特征类）。HEC-RAS并不存储无效区域的所有信息，只有妨碍横断面的信息才被存储。为在些些无效区域获得点上的位置和高程，单击

20、RAS GeometryIneffective Flow AreasPosition。在无效区域保留默认值。XS图和地形信信息不改变。无效区域的位置将被存储在一个新表中，叫IneffectivePositions。保持current user elevations未选择，然后单击OK。打开IneffectivePositions属性表来理解信息是怎么被存储的。IA2DID是无效区域的HydroID，XS2DID是横断面的HydroID，BeginFrac和EndFrac是无效区域断面的第一个和最后一个点的相对位置（面向下游）。BegElev和EndElev是无效区域断面的第一个和最后一个点的高

21、程。若UserElev不选择，这个字段就没有数值。创建阻碍物阻碍物展现了阻水区域（无水也无水流的地方）。举例来说，在漫滩区的建筑和堤防可以考虑为阻碍物。我们可以在遥感图上使用建筑物地址来增加阻碍物到研究区域，在Baxter河上游，Tule Creek支流前面，漫滩区有两个建筑物可以考虑为阻碍物。为了定义水阻区（在BlockedObs特征类中），开始编辑，然后选择Create New Feature作为任务，BlockedObs作为目标，见下：使用绘图工具来定义水阻区，保存并停止编辑。与无效区域相似，断面的位置与高程需要存储在一个表里。单击RAS Geometry Blocked Obstruc

22、tions Positions。在Blocked Obstructions中保留默认值，单击OK。你会发现一个新表（BlockedPositions）被加到图文件中去了，并且他的内容与IneffectivePositions是一致的。处理横断面曼宁系数在将GIS数据导入到HEC-RAS空间文件之前，还有最后一个任务，就是确定每个横断面的曼宁系数（即糙率），在HEC-GeoRAS中，我们根据遥感图，对不同土地利用类型采用不同的糙率。理想地，在LandUse特征字段中会存储这些信息，并加载到图文件中。虽然本指南一开始便创建了空的特征字段，但是我们并没有这些信息。我们删除这些空LandUse特征字段

23、，然后添加土地利用矢量图（存储在指南使用的数据库的LandUse文件夹中）（注：在ArcCatalog的数据库中，也可以替代LandUse特征字段）土地利用表中需要有一个描述字段来识别土地利用类型，在这里就是LUCode，还有一个存放糙率的字段，除此之外，HEC-GeoRAS要求土地利用多边形是非多部分的。这结论是所有指南中都这注意的。为了给横断面赋糙率，单击RAS GeometryMannings n ValuesExtract n Values，确认LandUse是否正确，选择N_Value作为糙率字段，XSCutLines作为XS图，对XS糙表保留默认值，然后单击OK。如果糙率在Land

24、Use表中已存在，糙率汇总表并不被要求。根据横断面的土地利用多边形，每个横断面的糙率都得到了，并且显示在XS Manning表中，打开糙率表，看看是如何存值的。与前面的表相似，数据是以XS2DID组织的，它最近的站码和糙率见下表：关闭该表。到此GeoRAS预处理快完成了，最后一步为HEC-RAS是创建一个GIS输入文件。在创造输入文件之前，确定我们输出的图层是正确的。单击RAS Geometry Layer Setup，然后核实一个数据。需要的表面表必须有baxter_tin，对于单个的地形意见。每个图层按顺序的，得有：River,XSCutLines 和 XSCutLines3D 对于河流深

25、泓线XSCutmLines and XSCut Lines属性。在非必须层的表中，确定空的字段被设置为NULL。最后，再一次核实表然后单击OK。在核实完所有层和表后，单击RAS GeometryExport GIS Data. 确认存储位置和输出名（GIS2RAS）,然后单击OK。该过程会创建两个文件：GIS2RAS.xml 和 。在计算时间的消息框中单击OK，这样就完成了输出了GIS数据，下一步是将这些数据导入到HEC-RAS模型中。保存图文件，也可以关闭ARCMAP或让他运行着。输入地理数据到HEC-RAS单击StartProgramsHECHEC-RAS来启动HEC-RAS。在FileS

26、ave Project保存新文件，然后在工作文件夹里保存，见下：为了输入GIS数据到HEC-RAS中，首先单击EditGeometric Data 进入到几何数据编辑器里。在几何数据编辑器里，单击FileImport Geometry Data GIS Format。将导入到GIS，然后单击OK。在输入过程中会问询输入是否结束。在介绍框里，确认使用的是美制单位，然后单下一步。确认河流/河段数据，确认输入的河流线被检查过，然后单击NEXT。确认横断面数据，确认所有横断面的输入数据框被选择上了，然后单击OK（同意默认值对匹配宽容，巨大地方，举例来说）。如果我们没有存储区域，单击Finished-I

27、mport Data。数据将被导入到HEC-RAS几何编辑器中去，见下：单击FileSave Geometry Data来保存地理数据。在处理之前，对数据进行一次质检是一个好习惯，因为这样会确定无错误信息被从GIS中导入，你可以使几何编辑器中的工具来执行质检。HEC-RAS中最好的编辑横断面工具之一是绘制横断面编辑器。在几何数据编辑器中，单击ToolsGraphical Cross-section Edit。可以使用该编辑器来移动河堤码，改变糙率的分布，增加/移动/删除地表点，编辑水工建筑物等。你可以用这些工具玩然后学习更多的功能。HEC-RAS中的横断面可以有500个高程点。一般来说这许多的

28、点不是必须的，我们只需要从HEC-GeoRAS中的地形数据就可以得到横断面，我们获得了许多过剩的点，这个问题可以使用HEC-RAS中的横断面属性表来编辑。在地理数据编辑器中，单击Cross Section Points Filter. 在横断面点浏览器中，选择Multiple Locations表。在River drop down按钮中，选择（所有河流）按钮，然后单击选择允许按钮，来对所有河段选择横断面。然后在底部选择Minimize Area Change表，然后输入对点数输入250来减少横断面点数。minimize area change 将会减低横断面因点据移除而使面积改所产生的影响，在

29、Selected XS按钮上单击Filter Points。你会获得过滤后横断面中被移除点的统计。你会发现只有一小部横断面有点被移除了。关闭统计成果框，你可以选择单个Single Location tab来看看横断面上点被移除所产生的影响。我们需要做的另外一个主要任务是编辑水工建筑物数据。因为案例里只有一座桥，我们只需要编辑桥梁的信息，因为HEC-GeoRAS中通常是不考虑船闸高程和码头数等信息。单击Bridge/Culvert按钮，然后在Baxter下河段选择Railroad bridge，你会看见桥面高程是不完全的，桥梁甚至没有穿过河，所以我们需要编辑这些信息。单击Deck/Roadway编辑器，然后删除所有信息（你可以在关键框内选择细部并单击Delete，跟EXCEL类似）。我们大至定义桥宽为1200f