如何檢核hec-ras程式定量流 之輸入資料及輸出成果 ·...

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學術天地 59 HEC-RAS如何檢核HEC-RAS程式定量流 之輸入資料及輸出成果 陳志明 陳志明水利技師事務所負責人 一、前言 HEC-RAS 為美國陸軍工程師團水文 工 程 中 心 (US Army Corps. of Engineers, Hydrologic Engineering Center,簡稱 HEC) 所 發 展 之 河 川 分 析 系 統 (River Analysis System),於 July, 1995 正式公開發行,目 前最新的版本為 Jan., 2010 發行之 Version 4.1。HEC-RAS 程式包含四個一維水理分析 單元,即定量流水面剖線 (Steady Flow Water Surface Profile) 演算、變量流模擬 (Unsteady Flow Simulation)、輸砂/動床演算 (Sediment Transport/Movable Boundary Computations) 及 水 質 分 析 (Water Quality Analysis),並提供多個不同水理設計功 能,為一個整合性之水理分析程式。 目前在國內有關河川/排水其定量流 水面剖線演算方面已廣泛地使用 HEC-RAS 程式,在此謹就如何檢核 HEC-RAS 程式定量流水面剖線演算之輸 入資料及輸出成果,就個人使用心得作一 扼要介紹,供使用者及審核者對 HEC-RAS 程式之模擬成果有進一步的了解。 二、HRC-RAS 程式輸入及輸出檔案 HEC-RAS 程式為一整合完整之河川 分析系統軟體,可在供多工、多使用者之 網路環境下以互動方式使用。此系統包含 使用者圖形界面(Graphical User Interface)、 各水理分析單元、資料儲存與管理功能及 圖表製作之輔助功能,使用者可藉由使用 者圖形界面與程式互動,而來建立及整合 所有相關檔案。 當使用 HEC-RAS 程式進行水理演算 時,均得先建立一個專案(Project)來整合隨 後之檔案,而在開始建立一個專案時,使 用 者 必 須 輸 入 一 個 名 稱 (Title) 及 檔 名 (Filename),除了三個字母之副檔名外,使 用者圖形界面會自動以與專案檔(Project File)相同之名稱來建立其他相關檔案(含 輸入資料及輸出成果)並儲存所有相關資 料。 謹就使用 HEC-RAS 程式執行定量流 分析有關之檔案介紹如下。 1.專案檔(Project File) HEC-RAS 程式中係將專案定義為一 組與某一特定河川系統有關之資料檔,專 案檔之副檔名為.PRJ,字母《PRJ》表示 『Project』,使用者可執行 HEC-RAS 程式 部份或全部之分析單元,而成為該專案之 一部份。專案檔之內容包含專案名稱、單 位系統、所有與專案有關之檔案清單、由 使用者圖形界面設定之內定參數清單,並 以 ASCII 格式儲存。專案檔亦包含使用者

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59

HEC-RAS

HEC-RAS

HEC-RAS

(US Army Corps. of Engineers,

Hydrologic Engineering Center HEC)

(River Analysis

System) July, 1995

Jan., 2010 Version

4.1HEC-RAS

(Steady Flow

Water Surface Profile)

(Unsteady Flow Simulation)/

(Sediment Transport/Movable Boundary

Computations) (Water Quality

Analysis)

/

HEC-RAS

HEC-RAS

HEC-RAS

HRC-RAS

HEC-RAS

(Graphical User Interface)

HEC-RAS

(Project)

(Title)

(Filename)

(Project

File)(

)

HEC-RAS

1.(Project File)

HEC-RAS

.PRJPRJ

Project HEC-RAS

ASCII

60

HEC-RAS

(Plan)

(Plans)

(Plan)

2.(Plan Files)

.P01~.P99

PPlan File

01 99

(

)

ASCII Simulation

New PlanSave Plan

3.(Geometry Files)

.G01~.G99GGeometry

File

(

) ASCII

(Key Word)

Geometric Data

New Geometry DataSave Geometry

Data As

4.(Steady Flow Data Files)

.F01~F.99

FSteady Flow Data File

ASCII

Steady Flow Data

61

HEC-RAS

New Flow DataSave Flow

Data As

5.(Run Files)

.R01~.R99

RRun File

.R01 .P01

ASCII Steady

Flow AnalysisCompute

6.(Output Files)

.O01~.O99

OOutput File

.O12

.P12

Binary File

7.(Hydraulic Design Data

Files)

.H01

.H99HHydraulic Design

Data File

ASCII

Hydraulic Design FunctionFile

New Hydraulic Design DataSave

Hydraulic Design Data As

8.(Reports Files)

HEC-RAS

ASCII

.reprepReport File

HEC-RAS

FileGenerate

Report

62

HEC-RAS

1.

(1)

(Study Reach)

()

()

()

63

HEC-RAS

(Subcritical)

(2) (River System

Schematic)

(Junction)

(3)

(

)( thalweg)

()

64

HEC-RAS

(Skew Cross Section)(skew)

(4)

(Bank Station)

HEC-RAS

65

HEC-RAS

(Ineffective Flow Areas)

(

) (Levee) (Block Obstructions)

HEC-RAS

66

HEC-RAS

(5)

(6)

5

2.

(1)

n

n ()

n ?

n HEC-RAS n

n

n n HEC-RAS n (Mann Wtd Total) n

n

(2)

67

HEC-RAS

3.

(1)

(2)

HEC-RAS(Energy Based Solution)

(Momentum Based Solution) (Split Flow Optimization) HEC-RAS

4.

(1)()

(2)

(3)

(4)

( 50yr25yr)

5.

(1)--(HEC-RAS )

(2)

(3)

6.

(1)

Steady Flow AnalysisFlow Regime (Subcritical) (Supercritical)(Mixed) (Conveyance)

68

HEC-RAS

HEC-RAS

(Clipboard)

(Word Processor)

(Spreadsheet Program)

(

)(

) X-Y-Z (

)

(

)

()

(

)

X-Y-Z

HEC-RAS

HEC-RAS

(n

)

X-Y-Z

69

HEC-RAS

1.

(1)

(2)

(3)

25%

(4)/(Flow Distribution)

/ //

HEC-RAS /

HEC-RAS (Bridge Scour)/

/

70

HEC-RAS

2.

HEC-RAS /

(1)

( vs )

(2) ()

n

(

)

(3)(

)

(4)(Divided

Flow)

(5)

(6)

1.()

(1) (2)

(3)

2.

(1)

(2)

71

HEC-RAS

3.

4.

5.()

()

(1)

(.G) ()?

(2)

HEC-RAS

HEC-RAS

HEC-RAS

72

HEC-RAS

(1)HEC-RAS

89 12 09 (2) HEC-RAS

91 09 06 (3)HEC-RAS

97 08 0108 02

(4)Hydrologic Engineering Center, CPD-68, "HEC-RAS River Analysis System, User's Manual, Version 4.1", U.S. Army Corps of Engineers, January 2010.

(5)Hydrologic Engineering Center, CPD-69, "HEC-RAS Hydraulic Reference Manual, Version 4.1", U.S. Army Corps of Engineers, January 2010.

(6)Hydrologic Engineering Center, CPD-70, "HEC-RAS Application Guide, Version 4.1", U.S. Army Corps of Engineers, January 2010.

(7)Hydrologic Engineering Center, RD-26, "Accuracy of Computed Water Surface Profiles", U.S. Army Corps of Engineers, December 1986.

(8)Hydrologic Engineering Center, RD-41, "A Comparison of the One-Dimensional Bridge Hydraulic Routines from: HEC-RAS, HEC-2 and WSPRO", U.S. Army Corps of Engineers, September 1995.

(9)Hydrologic Engineering Center, RD-42, "Flow Transitions in Bridge Backwater Analysis", U.S. Army Corps of Engineers, September 1995.