利用HEC_RAS软件计算山洪沟水面线_叶楠

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1、DOI:10.15920/j.cnki.22-1179/tv.2013.11.012第11期（总第378期）吉林水利2013年11月［文章编号］1009-2846(2013)11-0005-04利用HEC-RAS软件计算山洪沟水面线叶楠，陈永明（吉林省水利科学研究院，吉林长春130022；吉林省银河水利水电新技术设计有限公司，吉林长春130022）［摘要］本文以桦甸市某山洪沟为例，采用HEC-RAS软件，模拟分析了山洪沟在设计频率洪水下的水面线，为山洪沟治理工程的规模确定提供科学依据。计算结果表明，HEC-RAS软件在分析计算山区急流水面线时有较好的适用性，计算结果对工程有利，在山区河道及

2、山洪沟治理工程中推荐使用该软件。［关键词］HEC-RAS软件；山洪沟治理；水面线推求；方法探讨［中图分类号］TV122+.5［文献标识码］B1问题提出2HEC-RAS计算原理水面线计算是河沟治理工程的一项基本工HEC-RAS是由美国陆军工程兵团水文工程作，水面线推求合理与否直接关系到工程规模的中心（HydrologicEngineeringCenter，即HEC）开发合理性。水面线计算的常用方法有，图解法、简的河流模拟分析软件。该软件可对天然或人工河易计算方法及逐段式算法等[1]道进行一维恒定流和非恒定流的水力推演；可计。图解法需要查图，效率较低，精度受主观影响较大；简易计算算缓流、急流及

3、混合流等各种流态；还可进行如防法常用于水库回水曲线等快速粗估计算，河道水洪堤、桥梁、涵洞、堰闸、泵站等涉水建筑物的水面面线推求很少采用；逐段式算法精度较高，且能线分析计算；同时，能够生成横断面形态图、流量利用计算机技术进行电算，适用性广。根据实际及水位过程曲线、河道三维断面图等分析图表。该工程经验，逐段式算法在推求平原区缓流河道软件操作便捷，适应范围广。时，基本没有问题，但在推求山洪沟的急流水面HEC-RAS软件水面线推求原理主要采用以线时，往往由于断面流速过大而导致能量方程不下方法。收敛，致使推算过程终止。因此，山区急流河道2.1恒定流（SteadyFlow）的水面线推求工作往往成为困扰

4、工程设计的主恒定流计算基于一维能量方程，采用直接步要问题。进法推求水面线[5]，基本公式如下。吕洪波等通过对“天然河道水面线系统”的研22αvαv1122z+=z++h+h(1)究认为，逐段式算法仅适用于缓流，不适用于急流12g22grj[2]。刘洋等通过“SOBEK软件”及“HEC-RAS软件”△z=z1-z2=hr+hj+△hv(2)的对比研究，顺利地解决了急流水面线推求问题，式中：z1、z2为上、下游断面相应水位；α1、α2为并且后者计算的水面线略高于前者，对工程设计上、下游断面流速系数，山区河流一般取1.5—2.0，偏于安全[3]。[1]或根据相关书籍经验公式计算；v1、v2为上、

5、下游本文将结合桦甸市某山洪沟治理工程实例，断面平均流速；hf、hj为上下游断面之间的沿程水介绍HEC-RAS软件在山洪沟治理中的应用，并总头损失、局部水头损失；hv为上、下游断面的流速结几点使用心得，以供使用者参考。水头之差。［收稿日期］2013-09-26［作者简介］叶楠(1982-)，，男江苏睢宁人，工程师，硕士，现从事水利水电工程技术研究及推广工作。-5-吉林水利利用HEC-RAS软件计算山洪沟水面线叶楠等2013年11月2.2非恒定流（UnsteadyFlow）3）确定河道糙率，陈家沟为典型的山洪沟，河非恒定流计算基于一维连续性方程和动量方底为砂卵砾石，间有孤石；两侧滩地平面、纵面

6、、横程：面不太规整，床面粗糙，根据参考资料[1]，该沟可划鄣ρ鄣（ρv）分为主河槽和滩地，主河槽糙率0.035，滩地糙率wwi+=0(3)鄣t鄣xi为0.04；相邻断面局部水头损失系数采用软件默2认值。鄣vi鄣vi鄣p鄣vi+v+=f+v(4)鄣tj鄣x鄣xi鄣x鄣x4）输入水工建筑物资料。本工程主要涉水建jiji筑物为桥梁，包括铁路桥1座，公路桥2座，由于式中：ρw为水的密度；vi、vj为为断面流速；xi、xj以上桥梁在设计时均有相应防洪标准，且均大于为为距离；p为压力；fi为质量力；ν为流体的运动山洪沟治理标准（10年一遇），故在推求水面线时粘滞系数。暂不考虑其影响。2.3分叉河口河道

7、几何资料录入完成后，可在图3.2所示窗该软件在处理河道汇流或分流时按以下方法处理[5]：对于恒定流，分别采用能量方程（EnergyE-口中查询和编辑相应断面。3.2.2输入山洪沟边界条件quation）和动量方程(MomentumEquation)计算，当分叉角度对能量损失起决定作用时，建议采用动1）流态的选择，本工程按恒定流计算。根据本工程需要，在进行水文计算时确定了5个控制断量法。对于非恒定流，分别采用强制水面法（F