Opis-programu-HEC-RAS.pdf

Zastsowanie prpgramów hydroinformatycznych w inzynierii rzecznej

Opis programu HEC-RAS i zastosowanie

www.bossintl.com/products/download/item/HEC-RAS

Oprogramowanie HEC—RAS należy do rodziny HEC (HEC1, HEC2 HEC-

RAS) i jest powszechnie stosowane w Europie. Merytorycznie jest oparte na

najwyższym standardzie, a ponadto należy do kategorii public-domain Ważnym

zagadnieniem w ochronie przeciwpowodziowej jest wyznaczenie stref zalewu.

Konieczne jest opracowanie map zalewów powodziowych dla powodzi miarodajnej,

za którą zwykle uważa się wodę o prawdopodobieństwie przewyższenia Q 1% i Q 10% .

Ma to bowiem wpływ nie tylko na działania związane z zarządzaniem kryzysowym,

czy ewakuacją, lecz także na określenie potencjalnego obszaru działań medialnych

edukacyjnych oraz wzmocnienie wsparcia psychologicznego [Nachlik, Kosteczki,

Gądek, Stochmal, 2000].

HEC—RAS jest modelem opracowanym przez US Corps of Engineers

i przetestowanym w latach osiemdziesiątych w bardzo szerokim zakresie. Został on

sfinansowany przez władze USA. Model ten odwzorowuje ustalony przepływ we

wszystkich możliwych przypadkach:

a) zabudowa koryt: wały przeciwpowodziowe, jazy i stopnie, mosty wysokie

i niskie, przepusty,

b) zmienny kształt doliny rzecznej i koryta głównego, opisywany przekrojami

poprzecznymi, które można dowolnie zagęszczać na żądanie użytkownika,

c) zróżnicowane długości drogi przepływu na terasach zalewowych i w korycie

głównym,

d) transport rumowiska wleczonego i unoszonego.

Odwzorowanie modelu przepływu w rejonie obiektów inżynierskich odpowiada

najbardziej wymagającym przepisom w tym względzie w świecie, na przykład

australijskim i kanadyjskim. HEC—RAS jest zaawansowaną formą modelu z rodziny

HEC.

Jest

dostosowany

systemu

Windows,

przyjazny

w obsłudze, a przede wszystkim w:

- przygotowaniu i wprowadzeniu danych wejściowych,

- obliczeniach wstępnych — testowych i weryfikujących,

- prezentacji numerycznej i graficznej wyników.

- liczbie wyprowadzanych do pakietów wynikowych charakterystyk przepływu,

przydatnych dla użytkownika.

Program ten bazuje na wzorze Chezy:

⋅

gdzie:

C – współczynnik prędkości

R h - promień hydrauliczny,

R h =

U - obwód zwilżony,

S f - spadek tarcia

który po wyrażeniu współczynnika prędkości wzorem Manninga:

C =

przyjmuje postać znaną jako wzór Manninga-Chezy`ego:

⋅

(

gdzie:

v - średnia prędkość wody,

R h - promień hydrauliczny,

R h = ,

U - obwód zwilżony,

n - współczynnik szorstkości Manninga.

(

)

⋅

gdzie:

n 0 - współczynnik szorstkości materiału koryta,

n 1 - n 4 - poprawki do wartości n 0 wynikające ze złożonego charakteru przekroju

i topografii koryta oraz roślinności,

n 5 - stopień meandrowania rzeki.

Wartosci współczynników n 0 –n 5

Warunki w korycie

Wartości

ziemia

0,020

Materiał

wleczony

okruchy skalne

drobny żwir

gruby żwir

n 0

0,025

0,024

0,028

stopień

brak

mały

średni

0,000

0,005

0,010

nieregularności

przekroju

n 1

silny

0,020

zmienność

stopniowa

0,000

przekrojów

poprzecznych na

długości

występująca na przemian

rzadko przypadkowa

występująca na przemian często

n 2

0,005

0,010-0,015

względny wpływ

przeszkód

występujących w

nieistotny

mały

znaczny

n 3

0,000

0,010-0,015

0,020-0,030

korycie

silny

0,040-0,060

niska

0,005-0,010

roślinność

średnia

wysoka

bardzo wysoka

n 4

0,010-0,025

0,025-0,050

0,050-0,100

stopień

mały

znaczny

silny

1,000

1,150

1,300

n 5

meandrowania

Współczynnik szorstkości n do wzoru Manninga [Ven Te Chow, 1959) dla

przeciętnych warunków przepływu (według tabeli 3)

Typ cieku i jego opis

Współczynnik szorstkości

Min. Średni

Max.

Małe cieki wodne (w czasie wielkiej wody szerokość

mniejsza od 30 m)

Cieki nizinne

czyste, proste, bez mielizn i dołów

jw., ale z dużymi kamieniami i roślinnością

czyste, kręte z łachami i dołami

jw., ale z dużymi kamieniami i roślinnością

jw., przy niskich stanach wody, nieznacznych spadkach

i małych przekrojach poprzecznych

czyste, kręte z łachami i dolami, z duża ilością kamieni

z odcinkami o małej prędkości przepływu, z zaroślami

i głębokimi dołami

na pewnych odcinkach całkowicie zarośnięte, z głębokimi

dołami lub występowaniem wikliny i pni zwalonych drzew

Potoki górskie bez roślinności w korycie z krętymi

brzegami, z drzewami i krzakami na brzegach

dno potoku żwirowe, występują otoczaki i nieliczne głazy

dno potoku kamienne, występują duże głazy

0,025

0,030

0,033

0,035

0,040

0,045

0,050

0,075

0,030

0,035

0,040

0,045

0,048

0,050

0,070

0,100

0.033

0.040

0,045

0,050

0.055

0,060

0.080

0,150

0,030

0,040

0,050

0,070

Tereny zalewowe

pastwiska bez krzaków

niska trawa

wysoka trawa

pola uprawne

nie obsiane

zasiewy rzędowe

zasiewy ciągłe

powierzchnie pokryte wiklina

pojedyncze krzaki, obfita trawa i zielsko

niewielka wiklina i drzewa w warunkach zimowych

jw., tylko latem

wiklina o gęstości średniej do dużej

w warunkach zimowych

jw.. tylko latem

powierzchnia pokryta drzewami

gęsty gaj wierzbowy w warunkach letnich

oczyszczona powierzchnia ziemi

z pniami i drzewami bez pędów

jw., lecz drzewa z gęstymi pędami

duża ilość pni, nieliczne zwalone drzewa, niewielkie

poszycie lasów, poziom wielkiej wody poniżej gałęzi drzew

jw., lecz poziom wielkiej wody zatapia gałęzie drzew

Duże cieki

(przy wielkiej wodzie szerokość koryta

większa od 30 m)

(w takich samych warunkach wielkość n dla dużych cieków

jest mniejsza niż dla małych, bowiem szorstkość brzegowa

w przypadku dużych cieków stanowi dla ruchu wody

mniejsza przeszkodę)

regularne przekroje poprzeczne konta bez wikliny i głazów

nieregularne przekroje poprzeczne

i nierówna powierzchnia koryta

0,025

0,030

0,020

0,025

0,030

0,035

0,040

0,045

0,070

0,110

0,040

0,050

0,080

0,100

0,030

0,035

0,030

0,035

0,040

0,050

0,060

0,070

0,100

0,150

0,050

0,060

0,100

0,120

0,035

0,050

0,040

0,045

0,050

0,070

0,060

0,080

0,110

0,160

0,200

0,050

0,080

0,120

0,160

0,025

0,035

0,060

0,100

Metoda obliczenia energii

Równanie energii mechanicznej dla dwóch kolejnych poprzecznych przekrojów

przepływu przybiera postać

gdzie:

h f

⋅

−

gdzie:

L - reprezentuje średnią ważoną odległość między przekrojami,

S - reprezentuje spadek tarcia pomiędzy dwoma przekrojami

C - jest współczynnikiem kontrakcji lub dyfuzji w zależności od kształtu strumienia w

planie

Średnia odległość pomiędzy przekrojami obliczona jest ze wzoru:

−

⋅

−

⋅

−

⋅

gdzie:

LL ,

1−

LG 2

1−

- są to odległości pomiędzy przekrojami 1 i 2 liczone wzdłuż

lewej terasy, koryta głównego i prawej terasy,

Q ,

Q - są to uśrednione dla przekrojów 1 i 2 wartości objętości przepływu,

odpowiadające: lewej terasie, koryta głównego i prawej terasie.

1−

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: