影响水力糙率的因素

天然河道糙率问题的理论探讨作者：李东颇刘宏来源：《农业与技术》2014年第12期摘要：糙率是估算河道洪峰流量，计算分析水文要素的一个重要参数。

本文对糙率影响因素以及对糙率的推求，进行了理论探讨，并阐述了糙率的规律性，及其变化，取决于天然河流中的各种水力因素、由于各种水力因素在天然河道中，不但沿程发生变化，而且在同一断面的不同水位时，也是不同的，因此，糙率还随着各种水力因素在不同水位时发生变化。

关键词：河道糙率；影响因素；规律性；理论；探讨中图分类号：TV143 文献标识码：A1 糙率及水力因素衡量河床粗糙程度的糙率，实际上是一个系数。

它的大小对水流运动产生一定的影响。

但就水流运动来说，水流运动，能量也会不断损失，而能量损失主要包括沿程损失、局部阻力损失2部分。

沿程损失反映河道的粗糙程度和流态，天然河流，多属于紊流。

沿程损失又与河床的粗糙程度有着密切的关系。

河床表面粗糙，沿程损失大，反之则小。

所以，糙率也是反映水流沿程摩阻损失的一个系数。

把过水断面形状、大小以及河底沿程变化，深潭、急滩、湾道等造成的局部损失、沿程损失合起来求糙率，会导致糙率含义不清，分析的成果也很不理想，糙率值的精度低。

且因不同情况的天然河道，没有一定规律，给实际应用带来很大困难，因此不宜用这种方法来分析河道的糙率。

糙率的影响因素，主要是河床的组成，以及各种组成的河床粗糙程度，如河床表面平整程度，水生植物生长情况等。

当河槽床面与河岸糙率不同时，其综合糙率随水深变化。

若岸壁糙率较大，综合糙率随水深的增大而增加。

若岸壁较光滑，综合糙率随水深的增加而减小。

因此，河床组成在没有改变的情况下，糙率是随着水深增加而逐渐减小，某一水位后，趋于稳定。

天然河流，各级水位的河床质组成、水生植物生长等情况绝大多数是不一致的，因此，反映各级水位河床平均粗糙程度也有所不同，间接反映这种变化的也是水深。

2 糙率的反求因为糙率是一个系数，所以反求时要考虑采用沿程损失。

大型人工河道糙率问题研究摘要：本文从新汴河的实际运行工况，利用实测资料反推出新汴河河槽和滩地糙率，通过分析新汴河运行以来河床糙率的变化，总结出大型人工河道河床糙率变化的一般规律。

关键词：新汴河河槽滩地糙率1河道糙率影响因素影响糙率的因素，主要是河床壁材料的组成（如泥沙、卵石、天然岩石），以及各种材料的粗细结构，河床表面平整程度，植被生长情况等。

关于水深对糙率的影响，一般来说，低水位时水深小，河床面凹凸度占水深比例相对较大，对水流的影响也大。

另外，阻力跟水流与河床的接触面有关。

在同一断面中，水位低接触面相对较大。

但随着水深的增加，湿周的增率也逐渐减小，或者趋于不变。

因此河床壁组成等情况如无特殊改变，糙率的变化也是随着水深增加而减小，到某一高水位后，稳定少变。

对于天然河流来说，各级水位的河床质组成，边壁特性，植被成长等情况各不一致，因此反映各级水位以下河段平均粗糙程度也各有差异，水深可以间接反映这种变化情况。

2新汴河河道糙率研究2.1河道概况新汴河是淮北平原上人工平地开挖的河道，新汴河七岭子～团结闸段，全长111.2km，河道底宽95～115m，堤中心距350～560m。

具有近似于明渠均匀流的条件。

本文用实测资料反推法推算新汴河河道糙率，选用的是有实测水文数据的宿县闸～团结闸段98.44km河段，根据设计条件，新汴河20年一遇设工况下，河道断面平均流速为1.135m/s，团结闸和宿县闸洪峰出现的时间差为1d。

2.2原设计糙率取值及存在问题新汴河原设计河道糙率中泓采用0.0225，滩地按漫滩水深区别采用，3m以上0.03，3m～2m为0.03～0.035，2m～1m为0.035～0.04，1m～0.5m为0.04～0.06，0.5m以下不计行洪能力。

1982年7月，新汴河发生特大洪水，根据宿县闸和团结闸水文站实测资料，宿县闸实测最大流量1450m3/s，最高水位28.49m，流量与20年一遇设计排洪流量相当，但水位却高出20年一遇水位0.66m，团结闸最高水位18.97m，比20年一遇设计水位低0.87m，宿县闸～团结闸间水位差达9.52m，比设计水位差7.99m大1.53m，水面纵比降比设计增加约19%，实测流量、水位说明，新汴河实际行洪能力与设计工况有较大差异。

天然河道糙率及河道整治后糙率的变化摘要：天然河道的糙率与很多因素有关，如河床沙，卵石的大小和级配，底坡沿程变化及潭深，河道弯曲程度，横断面形状的不规则性，及整治后河道的人工建筑物等。

目前，河道整治后糙率多借用整治前的糙率，河道整治后改变了水流状态、河床形态，糙率也会随之改变。

本文基于河道糙率的确定的基本方法，根据整治后河道水流及河床的变化规律，应用水力学原理，分析河道糙率的变化。

关键词：天然河道‘糙率1、河道糙率的涵义和影响意义糙率又称粗糙系数，水力学的解释是指河床边壁粗糙程度对水流运动影响的一个系数，工程上综合反映管渠槽面粗糙情况对水流影响的一个系数。

运动学角度上水流从上向下游沿程运动引起的能量损失。

影响糙率的主要因素，主要是河床壁面的材料组成（如泥沙、卵石、天然岩石），以及各种材料的粗细结构，床壁表面的平整程度，植物生衰情况，河床的弯曲程度，水位的高低，河槽的冲淤以及整治河道的人工建筑物大小，形状，数量和分布等方面。

因为影响粗糙的因素众多，复杂多变，且糙率又是水力计算的重要参数，因此河道的糙率的确定恰当与否对水力计算成果有很大影响。

2、河道糙率的确定对河道糙率的确定一般采用本河段实测水文资料进行推算，对无实测资料或实测资料短缺的河道，比照类似河道的糙率或用一般经验公式计算确定。

以下主要介绍有实测资料的河道糙率的确定方法。

2.1基于实测水文资料的糙率推算（水力学方法）该方法是利用河道实测水文资料推算糙率，对于某一河段，当流态按恒定均匀流处理时，可根据实测资料（流量Q、断面面积A、水位等）应用谢才公式及曼宁公式推算而得；当流态按恒定非均匀渐变流处理时，可根据河道实测资料的平均值推算糙率初值，然后再通过水面线的反复推算调整糙率值。

2.2查表法当河道的实测资料短缺时，可根据河道特征，参照相似河道的糙率，根据河道河床特征，查天然河道糙率表，用经验的方法确定糙率。

该方法给出的糙率值仅反映切应力对水流的阻力，没有考虑局部阻力对水流流态的影响。

天然河道糙率的探析发表时间：2019-05-21T09:15:54.343Z 来源：《防护工程》2019年第3期作者：董文石[导读] 经过分析，此方法应用于天然河道糙率的推求，具有一定作用。

陕西省宝鸡水文水资源勘测局陕西宝鸡 721006 摘要：本文通过采用能量方程来考虑流速水头变化和扣除局部损失推求糙率，同时采用水面比降代入曼宁公式中，从实测资料中来反求糙率，两种方法进行对比分析，得出结论，符合糙率的涵义；经过分析，此方法应用于天然河道糙率的推求，具有一定作用。

关键词：能量方程；糙率推求；应用天然河道糙率是估算洪峰流量及在其他水文分析中的一个重要参数。

若不考虑水流流态和边界情况，一般用水面比降代入曼宁公式，用实测资料来反求，将一切影响水流的因素归并在内，以致分析的糙率缺乏规律，精度不高。

如何正确去理解糙率的实质及影响它的因素，并根据不同流态和水流边界条件，采用恰当的方法来分析，是本文所要探讨的。

1、河道糙率的涵义和影响它的因素糙率就其原义来讲，是衡量河道边壁粗糙程度对水流影响的一个系数。

从水流运动来看水流向前推动，能量不断损失，一般又可分为沿程损失和局部阻力损失。

沿程损失决定于水流边界粗糙程度和流态，对于天然河流来讲，都属于充分紊流。

在此条件下，沿程损失只与相对糙率有关。

水流周界表面越粗糙，沿程损失越大，反之则小。

以此衡量河流床壁粗糙程度对水流影响的糙率，实质上是反映沿程摩阻损失的一个系数。

至于把过水断面形状、大小和底坡沿程变化，以及深潭、急滩、弯道等等造成的局部损失，与沿程损失合并来求糙率，结果不但使糙率涵义不清，分析成果关系往往散乱，精度低。

且因各个河段情况不一，无一定规律可循，给综合归纳和实际引用带来很多困难。

因此不宜用这种合并处理的方法来分析糙率。

影响糙率的因素，主要是床壁材料的组成（如泥沙、卵石、天然岩石），以及各种材料的粗细构成，床壁表面平整程度，包括植物生长情况等。

关于水深对糙率的影响，尚有争议，不过一般来说，低水位时水深小，床面凹凸度占水深比例相对较大，对水流影响也大。

明渠均匀流糙率系数的研究王钢钢1，张鑫21河海大学水利水电工程学院，南京 (210098)2河海大学环境工程学院，南京 (210098)E-mail：wanggang@摘要：本文利用实验室大型变坡水槽进行了光滑和粗糙两种类型的实验，测得明渠均匀流时的流量、水深，利用明渠水力计算方法计算出明渠均匀流的断面平均流速和糙率系数，并分析了糙率系数的各种影响因素与糙率系数的相互关系。

对明渠糙率系数的研究，得出结论：有良好的对数关系并拟合出n-k的对数方程，但是光滑床面和明渠糙率系数与系数k=粗糙床面有不同的n-k方程，有待进一步研究。

关键词：明渠，糙率系数，均匀流，断面平均流速1．引言糙率，是衡量壁面粗糙情况的一个综合性系数[1]，通常以n表示。

n值愈大，相应的水流阻力愈大，在其他条件相同的情况下，通过的流量就愈小。

对于天然河流来说，糙率是河床、岸壁的不规则性和表面粗糙度以及其他影响水流运动能量损失因素的一个综合性指标，它直接决定水流沿程能量损失的大小。

糙率的取值大小直接影响断面过流能力、水流能量损失。

在国民经济建设中，有关桥涵建设、防汛抢险的洪水演算、水资源调配的输水损失计算以及其他水利工程的水力计算中，都要涉及糙率计算。

在公路铁路建设中的桥涵设计以及旧桥加固改造时的水文计算，国土整治中的河道治理，水利建设中的输水损失计算，防汛抢险中的洪水演算等方面，糙率系数是重要设计参数[2]。

河床糙率是航道整治设计的一个重要特征值；河渠糙率是水文、水力计算中一个关键的技术参数；沟床糙率是泥石流流速计算的重要参数；地表糙率系数n值对地表径流流速、流态、渗透及其冲刷能力的影响作用很大，其研究对探讨坡面径流对地表冲刷能力、坡面水沙运动规律、改善水文循环过程及采取水土保持措施决策具有重要的意义[3,4]。

在山区水利水电工程设计中，常要进行河道断面的水位流量关系、水库回水、河道水面线推算，有时还要进行河道洪水演进、水库冲淤等分析计算，在这些计算中最困难之处在于确定糙率n[5]；调水工程中，长距离调水最敏感的问题就是沿程水头损失，与沿程水头损失密切相关的就是渠道糙率的取值问题。

浅谈山区中小河流糙率分析方法摘要：正确选用糙率，对估算天然河道流量十分重要，本文通过对糙率的影响因素分析，来阐述糙率的一般分析方法。

关键词：天然河道；影响因素；糙率1 概述当河渠水流为恒定均匀流时，可用曼宁公式推算过水断面流量，曼宁公式是一个经验公式，表达式如下：2 糙率影响因素分析曼宁公式中，糙率对流量的推算精度影响非常大，因此，对糙率的影响因素进行分析，对于提高流量的推算精度十分必要。

如前所述，在天然河道中，影响糙率的因素较多，既有河床方面的，也有水流方面的。

河床方面主要有河道断面的几何形状、河床组成、岸壁特征和水生植物等；水流方面主要有流速、流量、含沙量和水藻等。

复式河床的河槽和滩地，糙率不相同；不同季节河床的水生植物不同，糙率不相同；不同的水位流量，糙率不相同；不同的含沙量，糙率不相同；水流中有无水藻，糙率不相同。

由此可见，天然河道糙率是一个影响因素相当复杂，对流量推算又举足轻重的综合系数。

2.1 河床对糙率的影响1、选择适合于曼宁公式的河段曼宁公式要求天然河流应尽量符合恒定均匀流。

所以要求测验河段要顺直，河段内水流断面基本一致，且冲淤变化小。

测验河段须选择在顺直河段。

在测验断面上、下游6倍于河宽的河段内，弯曲部分与顺直部分的交角在20°以下者为顺直，在20°至70°之间者为缓弯，在90°左右者为急弯。

测验河段须选在交角20°以下的河段。

测验河段须选择在无扩散河段或无收缩河段。

在测验河段内，扩散角或收缩角（岸边线与水流方向线之交角）在15°以下者为无扩散段或无收缩段，在15°以上者为有扩散段或有收缩段。

测验河段须选在扩散角或收缩角小于15°的河段。

测验河段须选择在没有或较小冲淤变化的河段。

河段内，各断面的冲淤变化与汛前大断面比较，小于±3%者为冲淤变化较小，否则为较大。

测验河段须选在冲淤变化小于±3%的河段。

详谈多种糙率渠道的水力计算方法现阶段，在渠道的设计工作中需要对多种糙率渠道进行有效的水力计算。

随着现代化社会的快速发展以及先进技术的革新，渠道设计工作中多种糙率渠道的水力计算方法越来越多样化，而且多种糙率渠道的水力计算准确性也在不断提高。

因此，在渠道设计的实际工作中，相关的设计管理人员要不断提升自身的专业知识储备，熟练掌握多种糙率渠道的具体水力计算方法，并确保其准确性以及科学性，从根本上确保渠道设计工作的顺利开展。

一、多种糙率渠道的基本论述（一）多种糙率渠道中糙率数值的重要性一般情况下，糙率主要是指人工渠道在设计环节中的重要技术参数标准之一，糙率数值在选取过程中的准确性以及科学性直接影响到渠道工程的顺利施工建设，对渠道工程质量水平的提高起到非常重要的作用，有着较大的实际意义。

如果在实际过程中，糙率数值在选择期间数值过大，将会直接影响到工程的实际资金投资情况，在一定程度上增加工程的实际投资成本。

还会造成渠道的冲刷现象。

糙率数值在选择期间数值过小，则不能达不到渠道工程施工建设的设计过水能力，在一定程度上造成渠道的淤积，给渠道工程的施工建设带来较大的消极影响。

通常情况下，在一些中小型的渠道工程设计过程中，大多数都会参照一定的规范化标准以及一些经验套用的具体糙率数值标准[1]。

但是如果是规模相对较大的渠道工程，由于渠道工程在设计以及运行过程中涉及到的运行条件相对复杂，若在糙率数值的选择期间出现相对微小的偏差，则会给整个渠道工程的造价管理以及之后的运行管理等工作造成非常严重的影响。

因此，在渠道工程设计运行过程中，需要对多种糙率渠道进行相对详细的研究分析，为以后的输水工程设计管理工作提供相对充分以及科学的糙率信息数据。

（二）多种糙率渠道的具体影响因素从某种程度上来讲，糙率系数是一种衡量渠道边壁性状以及粗糙程度的相对综合性的数值，现阶段在我国的工程界主要是采用谢才公式的计算方法以及曼宁公式的计算方法进行糙率的水力计算。