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淺談HEC-RAS 2D使用心得第一河川局 楊顓銘

  發刊期數:第0260期/ 發布日期:107/01/05

  水利工程師有福了!美國陸軍兵工團水文工程中心(HEC)在105年正式發表HEC-RAS程式5.0.1版本,新增二維水理演算模式,讓模擬範圍不受限於河道內,而且一維和二維可結合模擬,讓其功能更加強大好用。筆者試用之後愛不釋手,因此不忍藏私,趕緊來跟大家分享。

  HEC-RAS原本只能進行一維水理演算,且只侷限在河道內,但在新增二維水理演算功能之後,模擬範圍可擴展地球表面上任一土地,不再受限;而且程式已經建立降雨逕流模式,入流邊界條件可直接輸入降雨歷線,程式會自動演算流量,實在是太好用了。

  更加方便的是,地形資料的建立,比一維水理模擬更加快速,河道斷面資料不用再逐筆一一鍵入,只要有DEM或Shapefile檔案,透過Mapper模組可以快速匯入並自動建立數值地形模型,之後在Geometry Data模組裡設定模擬範圍及網格大小,系統就會自動建立網格,而且可以支援多邊形網格,讓建模變得更快又更有效率。

  地形網格建立好後,緊接著設定模擬條件,在Unsteady Flow data editor模組裡設定二維模擬區域內部邊界條件及初始條件,可設定型式包括流量歷線、水位歷線、正常水深、率定曲線及降雨量等多種選項。最後在Unsteady Flow Analysis模組裡設定模擬的時間和間距,執行模擬後,就可以在Mapper模組裡檢視模擬結果。成果展示可顯示淹沒範圍、水深、水位高程、流速、流場、流線、剪應力等15種選項,可以套疊Google地圖,也有圖表可供檢視,還可以動態展示,幾乎想得到的資訊都有提供。而且想看任何點或位置的資訊都可以,只要點一下,或是在想看的位置畫線,系統就會自行產製圖表,實在是佛心來著。

  目前取得數值高程模型(DEM)檔案已相當容易,內政部已於105年將全台20公尺網格數值地形模型資料公開在網路提供免費下載,其資料年份雖較久遠,但20公尺之解析度在一般大範圍或整個流域之模擬上已屬足夠;另政府機關可向內政部申請使用5公尺網格數值地形模型,有了更高解析度之地形資料,可提高模擬結果之準確性。

  HEC-RAS 2D目前算是剛發展階段,和其他二維水理模擬軟體比起來,功能比較陽春,而且在模擬範圍內增加水工結構物的功能不夠彈性;但整體而言,其模擬結果合理,使用其操作手冊功能相當簡便,是免費且實用的二維水理模擬軟體,非常值得推薦給大家使用。
  • 模擬區域淹水演算成果圖