HEC-RAS使用简本

有两点要说明，由于我本人英文不是很好，很多单词需要查字典，或者是凭着自己的理解来翻译的，比如“REACH”我翻译成“水力计算段”，“PROJECT”翻译成“项目”或者“工程”，都是同一个意思，看的时候明白就好，软件的翻译主要是结合软件的使用和我们一般在设计中的理解。大家不要介意，如果有好的翻译，希望和我一起讨论。

第二点是，我翻译时使用的版本是3.0.1，见下图，以前有个台湾的兄弟也写了一个HEC-RAS的简单使用说明，他用的版本是2.0的，所以他的内容图片和我这个是不同的，大家注意区别。HEC-RAS不同版本的功能相差很大。

我的QQ是12400654，EMAIL：CAD_SW@https://www.360docs.net/doc/c91882561.html,

第一章 介绍

略。

就是欢迎大家使用，Welcome～～～～呵呵。

介绍了一下功能，主要是稳定流和不稳定流的水力分析，并且还有泥沙运动分析、水力设计功能。

第二章 软件安装

略。

对我们大家经常使用D版软件的兄弟来说，安装应该不是什么问题，况且

这个HEC-RAS还是正版的，呵呵。

第三章 使用HEC-RAS概述

HEC-RAS是一个综合性的水力分析软件包，软件使用的是图形界面(GUI)。能够计算稳定流、不稳定流的水面线，在将来的版本中，将包括泥沙运动和水力设计功能。

HEC-RAS的结构中，“项目”（Project）是河流系统所有计算文件和数据的集合。建模者可以利用HEC-RAS进行各种形式的分析，分析成果作为项目的一部分。

一个“项目”的数据文件由下列数据组成：计划文件、几何数据、稳定流数据、不稳定流数据、泥沙数据和水力设计数据。

学习的过程中，可能建模者需要比较几个相似的“计划”。每一个计划需要一套相应的几何数据和水流数据。当基础数据输入到HEC-RAS中后，建模者可以根据这些基础数据，很容易的进行一个新的计划（而不是又重新开始一个新的模型，并且这些“计划”都在这一个“项目”中）。这些不同的计划的结果，可以通过图或者表的形式表现出来，方便进行比较。

本章介绍了如何学习使用HEC-RAS，另外还有关于输入HEC-2软件的数据和重置HEC-2的结果，以及如何使用在线帮助。

本章内容包括：

1.1启动HEC-RAS

1.2建立水力模型的步骤

1.3输入HEC-2的数据

1.4重置HEC-2的成果

1.5获取和使用帮助

1.1 启动HEC-RAS

当你安装了HEC-RAS之后，开始菜单——程序里将会自动增加一个程序组“HEC”，程序图标是“HEC-RAS”。如果用户安装时选择了创建桌面快捷方式，那么HEC-RAS的图标将会出现在桌面上，如下图：

图3.1 HEC-RAS图标（这个图是我自己的桌面图标）

1.1.1启动HEC-RAS

双击HEC-RAS图标。如果你没有快捷方式，那么从开始菜单——程序——HEC——HEC-RAS启动。

当你第一次运行HEC-RAS，你会看到如下图的一个主窗口。用户手册原文中的图和这个图有点不同，原版中有一些工程名等等，并且也说明了你可能没有这些项目名称。

图3.1.1 HEC-RAS主窗口

Edit编辑Options属性Help帮助

程序设置目录

默认参数使用HEC-RAS帮助

单位系统关于HEC-RAS

转换项目单位

Run运行View视图

新建项目稳定流分析横断面图

打开项目不稳定水流分析水面线

保存项目泥沙分析轮廓视图

重命名项目水力设计功能率定曲线（这个词的翻译还有待讨论）

删除项目X-Y-Z三维透视图

项目比较Stage and Flow Hydrograhs（这两个我怎么翻译都觉得不合适）---------------------- Hydraolic Property Plots

输入HEC-2 数据--------------------------------------

输入HEC-RAS数据表格详细输出

输出GIS数据水面线摘要表

输出HEC-DSS数据 Summary Err,Warn,Notes

退出程序--------------------------------------

DSS数据

图3.3 HEC-RAS主菜单结构

在主窗口的顶部是菜单（图3.3），这些菜单的功能解释如下：

File：用于文件管理。功能包括：新建项目、打开项目……等等（我就不写完了）。另外一个附加的是，最近打开的项目将会列表显示在这个菜单的底部，你可以快速打开你最近工作的项目。

Edit：用于数据的输入和编辑。数据有这几个类型：几何数据、稳定流数据、不稳定流数据和泥沙数据。在当前版本中，泥沙数据是不可以用的（也就是不能选择的，是灰色，如前面说的，在新的版本中将增加这个功能）。

Run：用于进行水力计算。菜单选择包括：稳定流分析、不稳定流分析……当前版本中不包括泥沙分析。

Options：这个菜单可以让你更改软件属性设置：设置默认参数、单位系统（美国习惯也就是英制和公制）及转换项目的单位（美国习惯转换成公制或公制转换成美国习惯）。国外软件一般都有这个功能，就是关于单位转换的，比如大家熟悉的CAD，还有一个最近开始红火起来的AUTODESK公司的软件CIVILE 3D，用在水利工程设计上比较舒服，我也在开始用这个来做水库的设计了。这是别的话题了，谁有兴趣也可以一起讨论，呵呵。

Help：用户可以获得在线帮助，也显示了当前版本的信息。

在HEC-RAS的主窗口上还有工具条，工具条的作用和别的软件一样，让你快速执行一些常用的功能，具体的描述见图3.4。

原版中对工具条的描述和图3.3菜单一样，用箭头和文字来说明，这里我就不写这么详细了，因为你如果菜单功能知道了，工具条上的按钮也就明白了，把鼠标在上面停留一下，就会显示出说明，这几个单词在大家的使用的会经常碰到，慢慢的就熟悉了，如同“吐啊吐的就习惯了”一样，呵呵～～～

我只给出截图，不写解释了。

图3.4 HEC-RAS工具条

1.2建立水力模型的步骤

利用HEC-RAS建立水力模型主要有下面5个步骤：

1.1.1开始一个项目

1.1.2输入几何数据

1.1.3输入水流数据和边界条件

1.1.4执行水力计算

1.1.5查看和打印成果

1.1.1开始一个项目

建立模型的第一步是建立一个工作目录，并且输入这个新项目的标题。要建立新的项目，可以在文件菜单（File）中选择 New Projct。操作的图片如下，图3.5：

图3.5 新建项目窗口

注意这里有个概念是“标题”，标题不是文件名，而是一个说明或描述。大家如果使用过CIVIL 3D软件或者在AUTOCAD里自定义过DWT文件，就比较清楚这个“描述”是什么意思，相当于一个关于项目大概说明吧。

在图3.5中，你首先要选择你想工作的驱动器和路径，注意，在确认路径时，需要在目录列表中双击鼠标。这里我很奇怪，见过一些软件在路径列表时，总是使用这样的形式，而不是VB或者DELPHI语言那么直观的对话框控件。或许高手都用这种形式吧，呵呵～～

确定路径后，输入标题和文件名，文件名的后缀是PRJ，然后单击OK按钮确定这些数据（这些数据就是标题、文件名、路径）。如果觉得这些数据不对，那么就单击CANCEL，回去重新新建一个项目。

注意：在输入几何数据和水流数据以前，可以选择你习惯位系统，对我们来说，就是公制了。在属性菜单里设置，图片如下：

1.1.2输入几何数据

下一个步骤是输入必要的几何数据，这些几何数据和你的河流系统相关联。具体包括：河系图（River System Schematic）、横断面（Cross-section）、水工结构数据（如桥梁、沟渠、堰坝等）。几何数据的输入在编辑菜单（Edit）—几何数据（Geometric Data）里。执行这个菜单后，将会如下的一个图显示出来，图3.6。

原版中的那个图，是一个例子文件，所以图中有一个河系，而且是两条支流汇流。我这里给的这个图是空白的，因为我们还没有开始绘制河系图。而且我在图中作了几个标记。

输入几何数据首先是绘制河系图（RSS）。河系图是由一条一条的水力计算段（reach-by reach ）为基础组成的。单击图中的River Reach按钮开始绘制河流，注意，方向必须是从上游到下游。绘制好一个水力计算段后，你要输入“河流标记”和“水力段标记”（注意River 和Reach的不同）。河流和水力段的标记最大可以有16个字符长度。当水流段连接到一起的时候，水利段的接头（Junctions）会自动在图上生成。而建模者也要输入接头的标记。

更多的更详细的输入集合数据的内容，要到第六章“输入集合数据”中讨论。

图3.6 几何数据窗口

当河系图绘制完毕后，就是输入横断面和水工结构数据了。单击CrossSection 按钮调出横断面编辑窗口，如图3.7。

每一个横断面有一个河流名、水力段名、河流站点标记（River Station）和描述。河流名、水力段名、河流站点名是用来确定横断面在河系图中的位置的。其中河流站点标记（River Station Identifier）不一定是断面在河道上的实际桩号，而是一个适当数字，比如1.1、2、3.5等，用来表示一个断面在河道或水力段上的合适位置顺序。注意，横断面的布置顺序必须从水力段的上游往下游。

横断面的基础数据输入都在横断面编辑窗口里（图3.7）。附加横断面特征在图3.7上面的Options菜单里。功能包括：增加断面、复制断面……等等。

注意，这个Options和主窗口的Options不同，这个是针对横断面而言的。具体的大家可以自己看一下，比如复制断面功能，我们建立了一个横断面以后，别的

断面如果相似，那么我们可以直接复制一下就可以了，不需要从头做断面。因为断面的输入是比较麻烦的。

图3.7 横断面编辑窗口

另外，在这个窗口中，可以打印任何一个横断面。而在Editi 菜单里还有剪切、复制、粘贴、插入、删除横断面坐标数据。比如一个横断面的坐标点有错误，可以进行修改。

横断面数据输入完成后，接下来就是增加水工结构数据，比如桥梁、沟渠、堰坝、溢洪道（原文是Spillway，或许翻译成“溢流口”更合适）等。这些数据输入和横断面数据输入框类似。

如果河道上有接头，那么还需要输入每个接头的数据，接头的数据在几何数据输入窗口中，在图3.6中，我用红色表示出来的。

几何数据输入完成后，你要保存这些数据到硬盘的文件上。在几何数据输入窗口图3.6的File菜单里，有一项是“SAVE GEOMETRIC DATA AS”。你执行这

个命令后，可以输入几何数据标题，而几何文件数据名则是自动的，你不能修改，大家可以试试看。写好标题后，就保存吧，呵呵～～

这里有个问题，FILE菜单中有一个“SAVE GEOMETRIC DATA AS”，还有一个“SAVE GEOMETRIC DATA”，大家可以研究一下有什么区别。

好了，翻译了一部分。接下去的内容是

1.1.3输入水流数据和边界条件

1.1.4执行水力计算

1.1.5查看和打印成果

等我有时间，慢慢的来贴，还是那句话，大家多多讨论。我虚心接受大家的意见～～呵呵

一直没时间写，现在接着前一部分，把第三章写完。前面已经介绍了建立几何模型的过程。现在第三章还有如下内容：

输入水流数据和边界条件

执行水力计算

查看和打印成果

输入HEC-2的数据

重置HEC-2的成果

获取和使用帮助

我主要翻译前三点，后面红色的三小节不详细写了，是关于HEC-2软件的，一般我们都没有这个软件，也不会去用，如果有需要，可以和我联系，我再详细翻译出来。言归正传。

————————————————————————————————————1.1.3输入水流数据和边界条件

几何数据输入完成后，还需要输入稳定流或不稳定流数据。水流数据的类型取决于需要分析的类型（译注：也就是说你需要计算稳定流还是不稳定流）。

在这一章的讨论中，举了一个稳定流计算的例子。（水流）数据的输入在HEC-RAS的主窗口的Edit菜单里。见下图：

（原版里没有这个图，是我自己加上来的）

稳定流数据输入的一个例子见图3.8，这个窗口叫做“稳定流数据编辑器”，图3.8中，稳定流数据包括如下三部分：需计算的水面线数目、流量数据、河系边界条件。河系上的每一个水力计算段（Reach）至少必须输入一组流量，此外，在河系的任何位置都可以更改流量数据，而且所有的水面线都需要输入流量数据。

边界条件的输入是用以进行计算。如果要进行subcritical flow分析，那么只需要输入下游边界条件；如果要进行superctical flow分析，那么只需要输入上游边界条件；如果需要计算mixed flow regime计算，那么上游边界和下游边界两者都必须输入。边界条件的输入是通过这个图上的我标注为“2”的那个按钮实现。

当边界条件输入以后，需要保存数据到硬盘上。在这个图的FILE菜单里选择“Save Flow Data As”。

流量数据是保存在一个独立的文件里的，用户只需要给这个文件输入一个标题（title）就可以了，文件名则是自动生成的（这一点和几何数据文件相同，你不能修改文件名，而只能写一个标题或者描述说明）。

图 3.8 稳定流数据编辑器

1.1.4执行水力计算

输入几何数据和水流数据之后，用户就可以进行水力计算了。预先说明一下，在当前版本的HEC-RAS中，可以进行三种计算：稳定流分析、不稳定流分析、水力设计功能。使用者可以在主窗口的RUN菜单里选择适当的功能进行分析计算。在下图3.9中，模拟管理器窗口展示了一个稳定流分析的实例。

图 3.9 稳定流分析窗口（我把这个图分成了5个部分，红色的）

上图中，用户可以通过选择“特定的几何数据和水流数据集”（a specific set of geometric data and flow data）来确定一个“计划”（plan）。一个计划的新建可以在上图中的FILE——NEW PLAN菜单实现。当计划的标题（Title）和标记（Short ID）输入以后，就可以选择你将要进行计算“水流模式”（Flow Regime），有三种模式：subcritical flow、superctical flow、mixed flow regime。（上面这段的说明分别对应于上图中的四个红色方框）。

此外这个窗口的Options菜单里有一些其它的功能，包括：

分洪河道淹没分析、设置流量分配、conveyance calculation otions（传播计算设置？）、frictions slope methods（摩擦坡度？）、calculation tolerances（计算收敛性？）、critical depth output（临界水深输出？）、critical depth computation method（临界水深计算方法？）、split flow optimization（最优化分流）、数据检查、设置记录文件、查看输出记录文件。

翻译这一段的时候，我很汗，呵呵～～所以都用了问号，有好的翻译希望大家和我联系（QQ：12400654）。

关于前面的三种水流模式：subcritical flow、superctical flow and mixed flow regime，我也翻译不好。台湾的那个版本中，subcritical flow翻译的是亚临界流，因为critical 是“临界的”意思，那么是不是缓流呢？汗～～～

用户选择好计划以及设置了所有计算选项后，就可以单击上图中的底部的那个“COMPUTE”按钮进行稳定流分析。也就是我上面那个图中的最下面一个红色框里的按钮。

按下按钮后，HEC-RAS系统将把所有的为这个计划准备的数据文件打包，并保存到一个“运行文件”中，然后系统将进入稳定流分析模式，并把结果传递到那个“运行文件”。

这个过程是在一个独立的窗口中进行的，因此，你可以在它进行稳定流分析时，同时做其他的事情。

这里插入一个图，就是上面那段红色的，我翻译不好的那个菜单的图：

1.1.5查看和打印成果

当你结束了所有的计算以后，就可以查看计算成果。在主窗口的VIEW菜单里有几种不同的输出功能。这个VIEW菜单包括如下功能：横断面视图、水面线视图、率定曲线视图、XYZ透视图、水位图（如果进行了不稳定流仿真的话）、特定位置的表格输出（详细表格输出，Detailed Output Tables）、多个位置的表格输出（简要表格，Profile Summary Tables），以及简要的错误、警告和注释。

图3.10展示了一个横断面视图。你可以在顶部的列表框中，选择适当的河流、水力计算段和位置（River、Reach and River Station），也可以通过使用上、下箭头来选择。在横断面视图的Option菜单里有几个选项：zoom in；zoom out；full plot；pan；aimate（动态）；选择你要查看的计划；velocity distribution（流速分）；查看插入断面以及控制线条、记号、标签、比例、栅格选项。（那几个ZOOM、PAN等，用过CAD的应该熟悉）。

把图片输出到硬盘上有几个不同的方法，可以直接用HEC-RAS选择系统打印机，也可以把图片发送到剪切板上，这样就可以把这些图片粘贴到别的软件上，比如WORD。上述功能在横断面视图窗口的FILE菜单里。如下图，这个图在原版上没有：

我在写这段的时候才刚发现，还可以把断面图输出到CAD里，因为FILE里有一项是输出为DXF文件（WRITE DXF FILE），DXF文件是标准图形交换格式，也是一种矢量格式图，如果用过矢量化软件，可能就比较清楚DXF格式，很多矢量化软件都是先把光栅图转换为DXF，再导入CAD里另存为DWG文件。

图 3.10 横断面视图窗口（我这个横断面为了简单，建的是一个矩形断面）

图3.11则是水面线视图的例子，横断面视图具有的选项，在水面线视图中也具有。此外，如果是建立了多水力计算段（multiple-reach）的河系，你可以选择某一个特定的水力计算段。

图3.12则是一个三维透视图的例子。用户定义了延伸的起点、终点位置。这个视图可以上下左右旋转，以获得河系的不同方向的透视图（相当于CAD的三维动态观察器，功能当然和CAD差得很远，呵呵），计算的水面线被平铺在每个断面上。这个图也可以直接打印或者发送到剪切板上。

图 3.11 水面线视图窗口（这个图是原版上的例子图，上面有三条线，分别是岸线、水面线和河床线）

图 3.12 三维视图（这个图是原版上的例子图，上面的蓝色就是水面）

表格的输出有两种不同的格式。第一种提供某一个横断面位置的详细的水力计算结果（Detailed Output Table）。图3.13显示了一个例子。

图 3.13 详细表格输出（这个图是原版上的例子图，是针对某一个具体的断面而言的，看上面的红色框就是RIVER STATION）

第二种表的格式类型是显示几个横断面或者多个水面线的某些的水力变量数据（Profile Summary Tables）。见图3.14。在水面线视图窗口的TABLES菜单提供了预先定义的几个标准的表，你可以自己定义自己的表头，并可以保存，方便你自己以后作为标准表来使用。

表的输出可以之间诶打印或者传递到剪切板上，和前面说的图片一样的方法，在表输出窗口的FILE菜单里进行（打印或剪切）。

图 3.14水面线表格输出（这个图是原版上的例子图）

水面线表格输出（这个图是我自己的图）

注意这两个图在菜单上有一个重大区别，上面的有一个Std.table和User table，表示一个是标准表（系统定义的），一个是用户定义的。而在我自己的图上，只有一个Std.table，具体原因书上没说，我也弄不清楚，估计是版本问题。

好了，上面的内容就是大概的操作过程，但看完这些可能大家仍然不知道如何使用，因为很多数据的输入还有问题，比如几何数据和水流数据窗口中每个具体输入地方的涵义。而具体的涵义，是在第6、7章中才详细解释。这一章下面的第4章是一个具体实例，对这些问题的涵义的解释也不是很详细，第5章是关于工程文件的说明。

在本章内容中还有一部分是关于HEC-2软件的数据文件格式的，我前面说了，不详细翻译了，下面写个大概内容吧～～

1.3 输入HEC-2数据

HEC-RAS的一个重要功能就是可以读取HEC-2的数据文件，这个功能让输入已经存在的HEC-2数据文件变得很容易，并能立即运行HEC-RAS。

在输入HEC-2数据之前，有几个问题需要认识。

首先，不是所有的HED-2的属性或选项都完全合并到当前版本的HEC-RAS 中，下面这几个是当前版本的HEC-RAS中，没有被合并的HEC-2的选项：Comute Manning’s n from high water marks(J1) 和曼宁糙率有关的

Archive(AC) 档案

Free Format(FR)自由格式

Storge Outflow for HEC-1(J4) 以HEC-1格式存储水流数据

HEC-2数据集中具有的这些选项仍可以被输入，但这些数据将被忽略。

另外一个重要的问题是关于横断面如何标记。在HEC-RAS中，每个横断面是由河流名、水力计算段名和River Station来确定的，而且要求River Station必须是从上游到下游进行标记。

当用户要输入HEC-2的数据时，系统会弹出一个对话框（图3.15），让你选择标记横断面的方式。如果你选择“Use HEC-2 Section ID’s ”，程序将从X1开始记录HEC-2的River Station。

如果你采用这种方式的话，你必须确保在HEC-2的数据中，横断面是顺序从上游到下游命名的，而且没有两个断面具有相同的River Station标记。如果这两个要求不同时具备，那么程序将不能正确的输入数据。