HEC-RAS、CAD及ZDM软件在河道治理水面线计算中的联合运用

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2015论文集

日期：2016-10-25
作者：宗孝月李万祥
来源：昆明市水利学会

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摘要：摘要：本文以工程实例为分析资料，总结HEC-RAS（River Analysis System）、CAD及ZDM软件在河道治理水面线计算中的联合运用。

关键词：河道治理、横断面、水面线

关键词：

（昆明市水利水电勘测设计研究院云南省水文水资源局红河分局）

摘要：本文以工程实例为分析资料，总结HEC-RAS（River Analysis System）、CAD及ZDM软件在河道治理水面线计算中的联合运用。

关键词：河道治理、横断面、水面线

中小河流具有行洪、排涝、供水、灌溉、生态、环保、景观、文化等功能，既是重要的水利设施，又是生态环境的重要组成部分。《全国中小河流治理和病险水库除险加固、山洪地质灾害防御和综合治理总体规划》中，云南省共有210条重点中小河流重要河段共计309个项目纳入规划，规划治理河长1706km，总投资71.59亿元。下面结合工程实例（盘龙区金汁河河道治理工程），浅析HEC-RAS、CAD及ZDM软件在河道水面线计算中的联合运用。

1.软件简介

HEC-RAS是由美国陆军工程兵团水文工程中心开发的水面线计算软件包，适用于河道稳定和非稳定流一维水力计算，其功能强大，可进行各种涉水建筑物（如桥梁、涵洞、防洪堤、堰、水库、块状阻水建筑物等）的水面线分析计算，同时可生成横断面形态图、流量及水位过程曲线、复式河道三维断面图等各种分析图表，使用十分方便简捷。HEC-RAS计算软件与水利计算程序集的D—14A都可以计算河道水面线，但是HEC-RAS计算软件可分别设置河道左、右岸、河床至下一计算断面的间距及糙率。而D—14A中，计算断面糙率不随水位的变化而变化，要照顾断面大多数河床地质的构成，选用一个具有代表性的平均值，且间距也为河床中心线的平均值。采用HEC-RAS计算河道水面线，还可以实现支流、主流同时计算，各种洪水标准下的变流量计算等，计算成果更精确，更直观。

ZDM是一个由水利水电设计人员，在AutoCAD平台上开发出来的CAD辅助设计软件。对于小型水利水电设计部门，该软件为各专业都提供了CAD辅助设计的全套解决方案。

2.软件的联合运用

在计算河道水面线的过程中，无论是采用水利计算程序集的D—14A，还是HEC-RAS 计算软件，比较繁琐的工作都是输入河道各横断面的地形点的横坐标(水平距离）、纵坐标(高程)。而通过应用CAD及ZDM的处理后，可把测量的原始横断面图和设计的横断面图转换成数据文件，直接复制、粘贴于水面线计算程序即可。下面，以近期的金汁河水面线计算为例，选择金汁河0+050及0+100两个横断面（横断面的纵横比例均应为1:1000）为例，分步骤简述。

（1）用CAD中UCS命令，定义自用坐标系

为了提取河道横断面地形点的高程数据，首先将测量原始横断面移动至同一高程线（如1900m），然后用UCS命令，指定新原点来定义自己的坐标系，使得新的坐标系的Y坐标与河道横断面的各高程点一致，如下图。

（2）用ZDM中getdm命令，获取横断面数据

在CAD新定义的坐标系下，用ZDM中getdm命令，即可获取横断面数据。操作过程中，按命令提示，先选择横断面的里程；测量起点为横断面线左端点（见下图），即定义了横断面的0+000.0里程，各断面点的水平距离以此点为基点推算而得；接下来，选择高程标尺中相应的高程基点及数值，即定义了横断面中各地形点的高程数值。操作完毕后即可生成txt的数据文件，以备用。数据文件如下：

生成的数据文件如下：

X(平距m) Y(高程m)
0+050河道横断面
0+000.0	1905.920
0+003.8	1905.920
0+005.5	1904.773
0+009.1	1904.013
0+012.9	1900.034
0+016.3	1900.269
0+021.3	1904.169
0+028.1	1904.203
0+100河道横断面
0+000.0	1904.534
0+009.2	1904.230
0+012.8	1900.025
0+016.0	1900.492
0+021.0	1905.008
0+028.1	1904.947