第２７卷第１期 ２０１５年１月 黄河水利职业技术学院学报 ｏｕｍａｌ ｏｆ Ｙｅｌｌｏｗ Ｒｉｖｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｖｏ１．２７ Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１５ ＨＥＣ－ＲＡＳ模型在惠济河开封段河道治理中的应用 冯琳伟 ．高 亮２ （１．河南省水利勘测设计研究有限公司，河南郑州４５００１６； ２．河南省地质矿产勘查开发局第一地质环境调查院，河南郑州４５００４５） 摘要：以淮河流域的惠济河开封段为例。采用ＨＥＣ—ＲＡＳ模型分别模拟了５年一遇和２Ｏ年一遇设 计频率洪水下的演进过程，并可视化显示出水面线、流速、溃堤位置等信息。结果表明：该模型在分析 计算平原地区河流水面线时有较好的适用性，为疏浚河道、防洪除涝、综合治理等项目提供参数。 关键词：开封市；惠济河；ＨＥＣ—ＲＡＳ模型；可视化分析；河道治理 中图分类号：ＴＶ１２２．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８—４８６Ｘ（２０１５）０１—０００１—０５ 列入河南省淮河流域重点地区中小河流治理项目。 ０ 引言 河道水力分析模型ＨＥＣ—ＲＡＳ（Ｔｈｅｒ Ｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｔｈｅ Ｒｉｖｅｒ Ａｎａｌｙｓｉｓ ２模型计算条件和步骤 ２．１ 计算条件 ２．１．１ 设计洪水标准 Ｓｙｓｔｅｍ，简称ＨＥＣ—ＲＡＳ）是由美国陆军工程兵团水 文工程中心开发的一个针对一维恒定和非恒定流的 水面线计算软件包，适用于河道水力计算、泥沙沉积 按照《水利水电工程等级划分及洪水标准》 （ＳＬ２５２—２０００），根据堤防保护区重要性以及社会经 济发展状况．惠济河干流为三级河道，治理范围内按 ５年一遇除涝、２Ｏ年一遇防洪标准Ｉ３］。 ２．１．２设计洪峰流量 物迁移模拟和水温分析等。其基本原理为：一维恒定 流分析控制方程采用能量方程，计算方法采用标准 步推法；一维非恒定流分析控制方程采用能量方程 式和动量方程式，离散方法采用隐式有限差分法，计 根据豫东平原地区排水河道的特征，设计洪水 算方法采用Ｎｅｗｔｏｎ—Ｒａｐｈｓｏｎ迭代法。该模型软件包 括：图形界面、水力分析模块、资料存储和管理模块、 根据设计暴雨。通过产流，采用排涝模数公式进行计 算。即 Ｑ＝ＫＲＦ （１） 图像和报告工具等。ＨＥＣ—ＲＡＳ模型的最大优点是， 所有模型都使用同一个几何数据，并且几何和水力 式中：Ｑ为设计流量；Ｋ为峰量系数，开封地区 取０．０２３；Ｒ为设计径流深；Ｆ为流域面积。 ２．１．３河道糙率 计算路径也一致。因此，在计算基本水面线时。调用 这些功能，可以节省工作量…。本文以河南省开封市 惠济河为研究对象。探讨了ＨＥＣ—ＲＡＳ模型在平原 河道治理中的应用。 天然河道的糙率是衡量河床、岸壁形状规则性和 粗糙程度对水流阻力影响的一个综合性系数，因河 床、岸壁的粗糙程度，河道断面形状，床面、岸壁地质 １ 惠济河开封段河道概况 惠济河发源于开封市郊区的济梁闸，属淮河二 级支流涡河水系，为豫东平原地区的一条主要防洪 排涝骨干河道。本研究仅涉及惠济河开封段，包括开 特性．水流流态及含沙量等的不同而不同。糙率作为 数值模拟计算中的重要灵敏参数，其取值是河道水流 一维数值模拟的关键，取得合理与否对计算结果的正 封市的杞县、兰考县、开封县等３县１７个乡。河长 ６５．６８ ｋｍ。该流域内人口稠密、土地肥沃，为河南省 粮食主产区之一＿２］。由于惠济河开封段存在防洪基 础设施薄弱、河道淤积萎缩严重、治理投入不足等突 确性有直接的影响 。参考已往惠济河治理成果中有 关河床土质、护面情况、维修养护和河道运行情况，确 定河道主槽糙率取值为０．０２５，滩地为０．０３０Ｅ 。 ２．１．４下游起算水位 出问题，致使中小河流洪涝灾害频发。因此，本工程 收稿日期：２０１４—１１－１０ 由于河道水面曲线的控制断面一般多在下游， 作者简介：冯琳伟（１９８６一），女，河南焦作人，助理工程师，硕士，从事水利工程建筑设计及施工等工作。 冯琳伟．等：ＨＥＣ—ＲＡＳ模型在惠济河开封段河道治理中的应用 Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ＵＳ Ａｒｍｙ Ｃｏｒｐｓ ｏｆ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ， 蠢孽 ２０１０：２－３． ［２］张小琴，包为民，梁文清，等．河道糙率问题研究进展Ｕ］． 吉林水利，２００５（３）：２５—２６． ［３］闰瑞新，赵方，曹永帅，等．惠济河重点河段治理工程可行 性研究报告［Ｒ］．开封：开封市汴龙勘察设计中心， ２０１２． 『４１高亮．基于ＨＥＣ—ＫＡＳ模型的惠济河开封段防洪除涝研 究［Ｄ］．太原：太原理工大学，２０１３． ［５］李炜．水力计算手册［Ｍ］．２版．北京：中国水利水电出版 社．２００６：１０３． 懈 ［６］孙熙，黄秋风．ＨＥＣ—Ｒ．ＡＳ在河道治理工程中的应用［Ｊ］． 河南水利与南水北调，２０１３（１０）：２１－２２． ［７］蔡新明，董志勇，张永华．ＨＥＣ系列水利软件的应用［Ｊ］． 浙江水利科技，２００５（６）：２０—２３． 【责任编辑杨明庆】 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＨＥＣ－ＲＡＳ Ｍｏｄｅｌ ｔｏ Ｈｕｉｊｉ Ｒｉｖｅｒ Ｋａｉｆｅｎｇ Ｓｅｃｔｉｏｎ Ｒｉｖｅｒ Ｃｈａｎｎｅｌ Ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ Ｐｒｏｊｅｃｔ ＦＥＮＧ Ｌｉｎｗｅｉ ，ＧＡ ０ Ｌｉａｎ￣ （１．Ｈｅｎａｎ Ｗａｔｅｒ ａｎｄ Ｐｏｗｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｏｎｓｕｌｔｉｎｇ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００１６，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｎｏ．１ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｇｅｏ－ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｓｕｒｖｅｙ ｏｆ Ｇｅｏ—ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｈｅｎａｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００４５，Ｈｅｎａｎ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔａｋｉｎｇ Ｋａｉｆｅｎｇ ｓｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｕｉｊｉ Ｒｉｖｅｒ ｉｎ Ｈｕａｉ Ｒｉｖｅｒ ｂａｓｉｎ ｆｏｒ ａｎ ｅｘａｍｐｌｅ，ＨＥＣ—ＲＡＳ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｆｉｖｅ－ｙｅａｒ ａｎｄ ｔｗｅｎｔｙ—ｙｅａｒ ｆｌｏｏｄ．Ａｎｄ ｔｈｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｏｆｉｌｅ，ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ ｌｅｖｅｅ ｂｒｅａｋ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｉｓ ｖｉｓｕａｌｌｙ ｄｉｓｐｌａｙｅｄ．Ｔｈｅ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｍｏｄｅｌ ｉｓ ａｐｐｌｉｃａｂｌｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｐｒｏｆｉｌｅ ｉｎ ｐｌａｉｎ ａｒｅａ，ｍｅｅｔｓ ｔｈｅ ｎｅｅｄｓ ｏｆ ｆｌｏｏｄ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ｗａｔｅｒｌｏｇｇｅｄ ｅｌｉｍｉｎａｔｉｏｎ，ａｎｄ ａｌｓｏ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ｓｕｐｐｏ￣ｆｏｒ ｆｉｖｅｒ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｐｒｏｊｅｃｔ． Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：Ｋａｉｆｅｎｇ ｃｉｔｙ；Ｈｕｉｊｉ Ｒｉｖｅｒ；ＨＥＣ－ＲＡＳ ｍｏｄｅｌ；ｖｉｓｕａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ；ｆｉｖｅｒ ｃｈａｎｎｅｌ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ 会议精 务理事 ５