ArcGIS 与 HEC-RAS 协同：流域水文分析与洪水模拟全流程

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前言综述
洪水危险性及风险评估是城市防洪、应急管理的核心环节，ArcGIS 与 HEC-RAS 的结合为精准模拟提供了跨学科解决方案。ArcGIS 通过水文分析提取流域特征，构建数字地形模型；HEC-RAS 则基于水动力学原理，实现洪水淹没过程的动态模拟。本次学习聚焦从数据预处理、模型构建到风险评估的全流程技术，结合自然灾害风险普查需求，解析水文学与水力学方法的协同应用，助力学员掌握洪水模拟的核心技能，为防洪规划与应急决策提供技术支撑。

一、ArcGIS 水文分析基础
ArcGIS 水文分析通过填洼、流向计算等步骤构建流域数字模型。填洼处理消除地形伪误差，确保水流路径的准确性；流向与汇水面积计算结合 DEM 数据，自动提取河网水系并进行分级，明确干流与支流的拓扑关系。子流域划分通过流域边界提取，实现对降水 - 径流过程的精细化建模。实操案例涵盖从原始地形数据到河网水系的全流程处理，掌握利用 ArcGIS 工具生成流域特征参数（如集流面积、河道长度）的关键技巧。

二、HEC-RAS 模拟技术核心
HEC-RAS 的 GeoRAS 模块实现 GIS 数据与水力学模型的无缝对接，支持河道断面提取、曼宁系数设定及边界条件配置。稳定流模拟适用于恒定流量场景，非稳定流模拟则可动态追踪暴雨过程的水位变化。通过实例操作演示模型校正流程，如利用观测径流数据优化参数，结合淹没结果生成不同重现期（如 20 年、100 年一遇）的洪水危险性专题图，直观展示淹没范围与深度分布，为风险区划提供依据。

三、风险评估与综合应用
基于水文学方法的自动化工具可快速生成洪水淹没范围，结合人口密度、房屋分布等社会经济数据，量化风险等级。案例分析中，通过集成 GIS 空间分析与 HEC-RAS 模拟结果，评估不同区域的受灾人口与资产损失，撰写包含淹没制图、损失统计的风险评估报告。此外，探讨多源数据融合技术（如 LiDAR 地形数据校验模拟精度），提升评估结果的可靠性，为防洪工程设计与应急资源调配提供科学参考。

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

基于ArcGIS的水文分析

2.1河流、流域提取
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

基于HecRAS淹没模拟的洪水危险性评价

3.1 Hec-GeoRAS模块
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
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
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

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
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

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