HEC-RAS一维快速建模之几何数据文件格式解析

2020-11-04陈浩中工武大设计研究有限公司

珠江水运 2020年19期

陈浩中工武大设计研究有限公司

1.HEC-RAS简介

HEC-RAS是由美国陆军工程兵团水文中心开发的河流模拟分析软件，其数据输入界面直观友好、参数意义明确，图表功能方便快捷，帮助文档详尽细致，所引用的计算公式、参数在水力计算常用的教材和计算手册中均有据可查，在我国各水利设计院的河道一维恒定流和非恒定流的水力计算中应用普遍。

2.Geometric Data文件格式解析

本文主要对其中的Geometric Data（以下称之为几何数据）输入界面对应的数据文件存储格式进行解析，在工程文件所在目录下后缀名为“.g+数字”格式的文件保存着建模时输入的几何数据，文本格式，记事本即可打开编辑。

实际工作当中，建筑物、堤防点、滩槽分界等复杂的信息往往在基础模型建立后才根据实际情况手动添加调整，因此可仅凭测量横断面数据文件快速建立不包含建筑物、堤防点等复杂信息的基础模型。

基础文件中的数据可分为四个部分，每部分以一空行分隔，其中文件头、河道示意线、文件尾较简单，仅介绍快速建模的关键也就是横断面数据部分，见图1。

横断面数据部分至少包括7个必要关键字，视模型复杂程度，还会包括描述堤防点、建筑物等数据的关键字。

“Type RM Length L Ch R”：取值包括5部分，以英文逗号分隔，第一个值默认可取1不变，第二个值对应横断面数据输入界面的River Station，取值规则为不超过8个半角字符长度的数字，不足8个字符则需按左对齐右边补空格的方式补齐，该值在HEC-RAS中按从上游到下游的方向一定是降序排列的，因此其数值越大代表所对应的断面越靠近上游，越小则代表越靠近下游。

在实际项目中，桩号若从下游向上游递增编制，则可以桩号对应的里程数字作为River Station，若是从上游向下游递增编制，可在实际桩号前加上数字前缀控制断面上下游排序，如0+000代表上游起始断面，0+100，…，直至下游终止断面5+100，River Station可分别取为9990000、9980100，…，9005100此种格式，通过前缀降序控制断面的上下游关系。

此关键字的最后三个值分别代表此横断面与下游相邻的横断面的左滩、河槽、右滩的实际距离，对应“Cross Section Data”界面中的“Downstream reach Length”，无字符长度控制要求，三者均为0则代表该断面是河段最下游的横断面，编程处理时，这三个值可直接先取两个断面的实际间距，之后再根据实际情况在软件界面中调整。

“Node Name”：可选关键字，可在几何数据编辑界面的“Tables”菜单下“Names”子菜单中选择“Node Names”批量输入，也可在编程建模时将此可选关键字赋值为断面的实际桩号。

以下图为例，将“River Sta”为150的横断面的“Node Name”赋值为实际桩号“0+150”，则“Cross Section Data”界面“River Sta”处将显示为“1500+150”，便于了解断面对应的实际桩号，在计算完毕查看水面线纵断面图时，也可勾选显示“Node Name”，在横坐标轴上显示出每个横断面的桩号，尤其是实际桩号从上游向下游递增编制时，查看和导出计算结果也比默认设置更为直观、方便。

“Node Last Edited Time”：代表一个横断面最后被修改编辑的时间，取值不影响建模和计算。

“#Sta/Elev”：取值分为两部分，第一部分代表一个横断面的测量点的个数，单独占一行；第二部分为每个测点的起点距和高程数据，顺序为从左岸到右岸，可以有多行，每行最多只能有5个测点共十个数字，对应着5对起点距、高程数据，每个数字的字符串长度为8个半角字符，右对齐，不足则在左侧补空格。

“#Mann”：包含糙率系数取值信息，取值分为两部分：编程处理时第一部分可取默认值“3,0,0”，单独占一行，对应默认情况下的横断面糙率系数取值设置；第二部分占一行，默认情况下共9个数字，同样是8个半角字符长度、右对齐、不足8则左侧补空格。第1个值代表横断面数据中左岸第1个测点的起点距数据；第2、5、8个值分别代表左滩、河槽、右滩的糙率系数，第4、7个值分别代表左、右侧滩槽分界点的起点距，即“Cross Section Data”界面中的“L ef t Bank”和“Right Bank”，第3、6、9默认取0。

“Bank Sta”：取值同“#Mann”关键字第4、7个值，快速建模时可分别取左岸第一个点和右岸最后一个点的起点距，之后根据实际情况在模型中复核调整。