HEC-HMS和HEC-RAS快速入门、防洪评价报告编制及洪水建模、洪水危险性评价等应用

目录

①HEC-RAS一维、二维建模方法及实践技术应用

②HEC-HMS水文模型实践技术应用

③新导则下的防洪评价报告编制方法及洪水建模实践技术应用

④基于ArcGIS水文分析、HEC-RAS模拟技术在洪水危险性及风险评估

⑤山洪径流过程模拟及洪水危险性评价

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①HEC-RAS一维、二维建模方法及实践技术应用

【目标】：
（1）掌握一维数学模型基本地形导入方法
（2）掌握恒定流、非恒定流一维数学模型水流计算方法
（3）掌握一维数学模型计算结果分析，水面线成果分析及调试；流速分布图输出方法
（4）掌握一维数学模型增设构筑物各项参数设置
（5）掌握二维河道水动力模拟应用
（6）掌握HEC-RAS在溃坝模型以及洪水风险图中的应用

一、HER-RAS理论

1、软件介绍及安装；
2、软件在水利中的应用；
3、软件手册的使用。

二、一维数学模型基本地形导入

1、录入河网的多种方法（批量导入河网数据）；
2、设置河流节点（设置汊河、复杂河网）；
3、断面录入的多种方法（批量导入断面数据）。

三、恒定流、非恒定流一维数学模型水流计算 

1、边界条件的设定（下游各种流态水位的设置）；
2、糙率系数的选取（河滩槽漫滩的糙率系数）；
3、模型调试（模型运行常见报错警告及报错分析）；
4、模型精确性、稳定性和高效性。

四、一维数学模型计算结果分析

1、水面线成果分析及调试（水面线锯齿状调试等）；
2、流速分布图输出（区分河滩槽输出流速）。

五、一维数学模型增设构筑物 

1、桥梁/涵洞模型案例及参数设置；
2、堰和闸控制溢洪道模型案例及参数设置；
3、蓄水区及泵站模型案例及参数设置。

六、二维河道水动力模拟
七、HEC-RAS在溃坝模型中的应用实例
八、HEC-RAS在洪水风险图中的应用实例

②HEC-HMS水文模型实践技术应用

HEC-HMS是美国陆军工程兵团水文工程中心开发的一款水文模型。HMS能够模拟各种类型的降雨事件对流域水文，河道水动力以及水利设施的影响，在世界范围内得到了广泛的应用。它有着完善的前后处理软件，能有效减轻建模的负担；能够与HEC开发的DSS数据管理软件以及RAS二维水动力模型链接，形成完整的水文－水动力模型。

专题一 理论讲解
1.水文过程与水文模型
2.HMS模型的基本理论
3.HMS模型的建模流程

专题二 HMS模型前处理
1.基于GIS的HMS前处理
2.DSS库的构建
3.构建概念模型
4.流域刻画
5.气象数据的处理

专题三 模型运行
1.水文过程
2.基流过程
3.河道过程

专题四 水利控制设施及参数率定
1.水库单元的演进
2.水源，汇流，分流单元
3.HM模型的率定

③新导则下的防洪评价报告编制方法及洪水建模实践技术应用

随着社会经济的快速发展，我国河道周边土地开发利用率不断增大，临河建筑物与日俱增，部分河道侵占严重，导致防洪压力增大。加之部分河流沿岸临河建筑物设置混乱、布设不合理、阻水率增大、未经管理部门同意私设涉河建筑物等问题非常突出，已威胁到河道安全，使得河道防洪保障工作压力日益增大。根据《中华人民共和国水法》第三十八条、《中华人民共和国防洪法》第二十七条和三十三条，以及《中华人民共和国河道管理条例》第十一条等要求，在洪泛区、蓄滞洪区内建设非防洪建设项目，其可行性研究报告报请批准时，工程建设方案应当经有关水行政主管部门审查同意，并附具有关水行政主管部门审查批准的洪水影响评价报告。
根据《河道管理范围内建设项目管理的有关规定》第二条和第五条，河道管理范围内新建、扩建、改建的建设项目，均应按程序和管理权限向河道主管机关提出申请文件。根据如今河道划界项目的开展，河道涉河建设项目管理更加严格，迫切需要对全国从事防洪评价咨询类的技术人员开展防洪评价技术方面的培训，解决实际工作中遇到的技术瓶颈问题。
让相关工程技术人员在短时间内较系统的掌握防洪评价报告中的关键技术和方法，学习内容包括防洪评价中相关计算基本理论、技术与实例，防洪评价的相关规定、技术与实例，让相关工程技术人员快速掌握相关核心技术。

专题一 《防洪评价报告编制导则解读河道管理范围内建设项目编制导则》（SL/T808- 2021）解读

1.规范适用范围
2.规范名词概念解读
3.防洪评价计算类别及分析主要内容
4.消除和减轻影响措施
5.附图附件规范要求

专题二 防洪评价相关制度与解析
结合具体实例，讲解防洪评价的基本要求及各种类型项目重难点

1.防洪评价的法律依据.制度规范.现场查勘.资料收集等
2.防洪评价报告重要章节编写要求
3.防洪评价五大类型项目案例分析

专题三 防洪评价地形获取及常用计算
防洪基本参数的获取及相关计算

1.洪水计算基本参数获取（ArcGIS生成河网及获取流域基本参数）
2.航测在防洪评价中的基本应用
3.防洪评价中常用计算（水文计算.洪水模拟.渗流稳定计算.冲刷计算等）介绍及案例实操

专题四 HEC-RAS软件原理及特点

1.软件介绍及安装
2.软件在水利中的应用（常见项目运用简介）
3.软件手册的使用

专题五 HEC-RAS地形导入
HEC-RAS一维数学模型基本地形导入

1.录入河网的多种方法（批量导入河网数据）
2.设置河流节点（设置汊河.复杂河网）
3.断面录入的多种方法（批量导入断面数据）

专题六 一维数学模型计算恒定流
非恒定流一维数学模型水流计算

1.边界条件的设定（下游各种流态水位的设置）
2.糙率系数的选取（河滩槽漫滩的糙率系数）
3.模型调试（模型运行常见报错警告及报错分析）
4.模型精确性.稳定性和高效性

图1 一维数学水流模型实例

专题七 基于数学模型软件的一维构筑物的水动力模型计算及本章内容在报告中编写方法

讲解一维水流模型中添加桥梁.涵洞.堰坝等案例及实操
1.各种桥梁水流模型计算原理.建模过程及结果分析
2.各种涵洞水流模型计算原理.建模过程及结果分析
3.各种堰坝水流模型计算原理.建模过程及结果分析
4.其他水工建筑物水流模型计算原理.建模过程及结果分析
5.构筑物建模常见问题及解决办法
6.计算结果分析及报告相关章节的编写

 图2 基于数值模型的某河流涵洞模型计算实例

图3 基于数值模型的某河流桥梁模型计算实例

专题八 数值模型软件概述及数据基础处理

1、MIKE ZERO概述
2、二维模型边界文件的提取方法
3、二维模型网格的多种制作方法
4、地形文件的获取或转换方法
5、地形的插值方法

专题九 基于数学模型软件的二维水动力模型计算析及结果输出及评价章节报告编写
以数值模型软件讲解大中型河流二维水动力模型计算案例

1、二维模型构建及相关参数选取
2、各种涉河构筑物的模型设置方法
3、结果输出及评价章节编写

 图4 基于数值模型的某河流桥梁模型计算实例

④基于ArcGIS水文分析、HEC-RAS模拟技术在洪水危险性及风险评估

洪水淹没危险性（各种年遇型洪水淹没）是洪水损失评估、风险评估及洪水应急和管理规划等工作的重要基础。当前我国正在开展的自然灾害风险普查工作，也对洪水灾害给与了重点关注，提出了对洪水灾害危险性及风险评估的要求。

洪水危险性及风险评估一般基于水力学或水文学方法开展。Hec-RAS软件是一款典型的基于水动力学的洪水淹没危险性分析模型，因其能够很好地实现洪水淹没数值模拟，已在世界范围内被广泛应用在洪水风险管理的研究、规划和生产之中，具有广阔的前景。基于水文学方法的洪水危险性评估则一般通过结合洪水频率分析、水位流量关系及GIS分析实现。水力学方法精度略高，而水文学方法则简便而适用于大范围快速评估。

瞄准我国洪水淹没危险性评价需求，重点讲解Hec-RAS及一款基于GIS技术研发的水文学洪水淹没模拟软件，结合实例系统讲解洪水危险性评价工作方法。使技术人员掌握基于Hec-RAS数值模拟及GIS技术的洪水危险性及风险评估评价技能，具备将其应用于解决实际问题的能力。

第一章 洪水淹没危险性评价方法及技术介绍

1.1 洪水危险性及风险评价工作步骤及方法
1.1.1 洪水灾害类型、特点
1.1.2 洪水灾害：历史、现状及未来
1.1.3 洪水危险性评价现重点内容
1.1.4 洪水风险评价现状及重点内容

1.2 洪水淹没水文-水力学模拟相关知识讲解
1.2.1 洪水危险性评价方法讲解
1.2.2 基于观测、模型模拟的应用及对比
1.2.3 常用洪水危险性模拟软件及Hec-RAS
1.2.4 洪水风险评价方法讲解

第二章 基于ArcGIS的水文分析

2.1河流、流域提取【讲解+实操】
2.1.1 填洼
2.1.2 流向计算
2.1.3 汇（集）水面积计算
2.1.4 河流提取
2.1.5 河流分级（干流与支流分析）
2.1.6 流域划分
2.1.7 流域子流域拓扑
2.1.8 流域河网水系提取实例

第三章 基于HecRAS淹没模拟的洪水危险性评价

3.1  Hec-GeoRAS模块【讲解+实操】
3.1.1 GeoRAS 软件讲解
3.1.2 GeoRAS 操作方法及流程
3.1.3 GeoRAS主要模块功能及案例操作

3.2 Hec-RAS模块应用【讲解+实操】
3.2.1 RAS软件讲解
3.2.2 RAS软件操作方法及流程
3.2.3 RAS稳定流和非稳定流模拟

3.3 洪水淹没数值模拟实例【讲解+实操】
实例，掌握以下内容：
3.3.1 利用观测径流资料进行洪水淹没模拟
3.3.2 确定洪水淹没模拟河段
3.3.3 收集模拟区地形数据、设定曼宁系数
3.3.4 设置模拟河段边界及初始条件
3.3.5 稳定流和非稳定流模拟、模型校正
3.3.6 HEC-RAS结果整饰与洪水淹没制图
3.3.7 洪水危险性评估及等级划分

 基于HecRAS评估的洪水危险性（蓝色由浅到深一次表示20,50,100年一遇）

3.4 基于GIS技术的洪水危险性评价
3.4.1 基于水文学的洪水淹没制图技术基础
3.4.2 一键式基于水文学方法的洪水危险性评价自动化工具使用方法
3.4.3 一键式洪水危险性评价应用实例

第四章 洪水风险评价综合案例分析应用
基于GIS及淹没模拟的洪水风险评价【讲解+实操】
4.4.1 洪水风险评估数据来源
4.4.2 洪水淹没区内的人口、房屋等统计
4.4.3 洪水风险评估报告撰写

 一键式基于水文学方法的洪水淹没村庄评估

第五章 洪水危险性及风险评估
研讨答疑、讨论
结合培训内容进行提问
平时工作中遇到的问题探讨

注：请提前自备电脑及安装所需软件。

⑤山洪径流过程模拟及洪水危险性评价

瞄准我国山洪降水径流模拟和洪水淹没危险性评价现状，针对我国资料水文稀缺地区，介绍并提出洪水资料增补方法，介绍区域洪水频率分析方法，应用ArcGIS与Hec-RAS软件，并结合实例系统讲解资料稀缺地区的山洪径流过程及洪水危险性评价工作方法。通过学习，可掌握基于ArcGIS的数字流域分析、山洪降水径流建模、Hec-RAS建模及洪水危险性评价技能，并具备将其应用于解决实际问题的能力。

 1.洪水淹没危险性评价方法及技术讲解
1.1洪水淹没危险性评价工作步骤及方法
①洪水灾害类型
②洪水灾害：历史、现状及未来
③洪水淹没危险性评价现状

1.2洪水淹没水文-水力学模拟相关知识
①洪水淹没危险性评价方法介绍、发展历史
②基于观测、模型模拟的应用及对比
③常用洪水淹没危险性模拟软件及Hec-RAS简介

2.GIS水文信息提取与分析(基于ArcGIS软件)
2.1河流、流域提取
①填洼
②流向计算
③汇（集）水面积计算
④河流提取
⑤河流分级（干流与支流分析）
⑥流域划分
⑦流域子流域拓扑
⑧流域河网水系提取实例

2.2流域汇流时间计算
①流程长度计算
②河道、山坡流速设定
③流域汇流时间计算
④流域汇流时间计算实例

3.洪水淹没模拟水文分析：洪峰流量估算
3.1山洪降水-径流模拟
①地貌瞬时单位线原理
②面雨量插值
③暴雨-径流计算
④山洪暴雨-径流过程模拟计算实例

3.2洪峰流量序列建立
①观测洪水资料获取途径
②由径流观测资料推求洪水资料
③年最大与超阈值序列构建
④水文站洪峰流量序列建立实例

3.3单站洪水频率分析
①常用洪水频率分布函数
②洪水频率分布参数估计
③单站典型年遇洪峰估算
④洪水频率分析的基本假设与不确定性分析
⑤水文站洪水频率分析实例（推求典型年遇洪水）

3.4区域洪水频率分析
①区域洪水频率分析由来
②常用区域洪水频率分析方法
③基于回归方程的区域洪水频率分析
④区域洪水频率分析实例

4.洪水淹没模拟水力学分析：Hec-RAS实例操作
4.1Hec-GeoRAS模块简介
①GeoRAS软件概述
②GeoRAS软件界面基本操作
③GeoRAS主要模块 

4.2Hec-RAS模块
①RAS软件介绍
②RAS软件界面基本操作
③RAS稳定流和非稳定流模拟

4.3山洪淹没数值模拟实例
实例，掌握以下内容：
①利用观测径流资料进行洪水淹没模拟建模
②确定洪水淹没模拟河段
③收集模拟区地形数据、设定曼宁糙率系数
④设置模拟河段边界及初始条件
⑤稳定流和非稳定流模拟，模型识别和校正
⑥HEC-RAS结果整饰与洪水淹没制图

4.4答疑、讨论
①结合学习内容进行提问
②平时工作中遇到的问题