不同河流、明渠等的粗糙度-糙率取值n表
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渠槽粗糙系数n 值说在前面的话水流沿渠槽行进时,就是水流沿渠槽能量转化的过程。
在水流沿渠槽能量转化过程中,必然要遵从能量守恆的自然规律。
从圣维南渠槽水流能量平衡方程式(xVt V K Q x H ∂∂∂∂=∂∂g V +g 1+22)中可见: 式中:xH∂∂—水流沿程势能的減少(势能项); tVg ∂∂1—水流流速隨时间变化形成的动能的变化(动能项); xVg V ∂∂—水流流速沿程变化形成动能的变化(动能项); 22KQ —水流克服沿程阻力所做的功(摩阻项)。
用一句话说:水流沿渠槽行进时就是其由势能转化成动能及摩阻损失能量的能量转化过程。
其中摩阻项22K Q 中的K=3/2R nA,式中n 值就是渠床糙率,它与摩阻项成正比,而摩阻项在水流沿渠槽能量转化中居“三分天下” ,足见n 值在渠槽水力计算中的重要程度。
n 值最准的取值方法就是通过洪水调查率定糙率,有条件的一定要作洪水调查。
确实作不了洪水调查的,就只能根据渠槽的自然条件,经验判断。
本文就是介绍这个经验判断方法。
一《小坝设计》美国垦务局著1 《美国垦务局》选用糙率系数n值见表1-1表1-1 渠槽糙率系数n值表2 《美国水土保持局》渠道平均n值的计算方法步骤:(1)假设基本n值。
(2)选择粗糙度或不平整度的n修正系数。
(3)选择断面形状和尺寸变化的n修正系数。
(4)选择诸如砂石沉积,树桩,暴露根部,落入原木等障碍物的n修正系数。
(5)选择植物的n修正系数。
(6)选择弯曲的n修正系数。
(7)将(1)至(6)项值相加。
选用不同n值的参考数据:(1)建议基本n值土渠 0.010 细砾渠道 0.014岩石渠道 0.015 粗砾渠道 0.028(2)建议不平整度的n修正值光滑 0.000 中度不平整 0.010稍不平整 0.005 极不平整 0.020(3)建议断面形状和尺寸变化的n修正值渐变 0.000 频繁变化 0.010~0.015偶有变化 0.005(4)建议的有砂,树根等障碍物的n修正值可忽略影响 0.000 适当影响 0.030较小的影响 0.010 严重影响 0.060(5)建议的有植物的n修正值较小影响 0.005~0.010 大的影响 2.025~0.050中等影响 0.010~0.025 很大影响 0.050~0.100 (6)建议渠道弯曲的n修正值Lm—河段直段长度Ls—河段弯段长度Lm/Ls n1.0~1.2 0.0001.2~1.5 0.15×ns>1.5 0.30×ns =项(1)+项(2)+项(3)+项(4)+项(5)ns二《中國工程師手册》臺灣中國水利學會编箸表1-2 水路粗糙係数n值表三《水工设计手册》(第1版)第1卷基础理论表1-3 粗糙系数n值表2-3 天然河道单式断面或主槽的较高水位部分之粗糙系数n值表3-3 滩 地 粗 糙 系 数 n 值对于明槽湿周各部分的粗糙系数不同时,其综合粗糙系数n 综可按以湿周为权重的加权平均值计算。
渠道糙率n参考值渠道特征灌溉渠道的糙率n值土质流量大于25m3s-1平整顺直, 养护良好0.020平整顺直, 养护一般0.0225渠床多石, 杂草丛生, 养护较差0.025流量1~25m3s-1平整顺直, 养护良好0.0225平整顺直, 养护一般0.025渠床多石, 杂草丛生, 养护较差0.0275流量小于1 m3s-1毛渠0.025支渠以下的固定渠道,渠床弯曲,养护一般0.030岩石经过良好修整0.025经过中等修整无凸出部分0.030经过中等修整有凸出部分0.033未经修整有凸出部分0.035~0.045各种材料护面抹光的水泥抹面0.012不抹光的水泥抹面0.014光滑的混凝土护面0.015料石砌护0.015砌砖护面0.015粗糙的混凝土护面0.017浆砌块石护面0.025干砌块石护面0.0275~0.030卵石铺砌0.0225糙率又称粗糙系数,是综合反映管渠壁面粗糙情况对水流影响的一个系数,通常以n表示。
其值一般由实验数据测得,使用时可查表选用。
在河流或管渠已有流速资料的情况下,也可以由谢才---满宁公式反求n值,与查表所得的n值相互验证而加以选定。
谢才——曼宁公式:v=c*SQRT(R*I)=(1/n)*R**(2/3)*I**(1/2)。
渠道糙率n参考值渠道特征灌溉渠道的糙率n值土质流量大于25m3s-1平整顺直, 养护良好0.020平整顺直, 养护一般0.0225渠床多石, 杂草丛生, 养护较差 0.025流量1~25m3s-1平整顺直, 养护良好0.0225平整顺直, 养护一般0.025渠床多石, 杂草丛生, 养护较差 0.0275流量小于1 m3s-1毛渠 0.025支渠以下的固定渠道,渠床弯曲,养护一般 0.030 岩石经过良好修整 0.025经过中等修整无凸出部分0.030经过中等修整有凸出部分0.033未经修整有凸出部分 0.035~0.045 各种材料护面抹光的水泥抹面 0.012不抹光的水泥抹面0.014光滑的混凝土护面0.015料石砌护 0.015砌砖护面 0.015粗糙的混凝土护面0.017浆砌块石护面 0.025干砌块石护面 0.0275~0.030 卵石铺砌 0.0225。
渠道糙率n参考值
渠道特征灌溉渠道的糙率n值
土质流量大于25m3s-1
平整顺直,养护良好0.020
平整顺直,养护一般0.0225
渠床多石,杂草丛生,养护较差0.025
流量1~25m3s-1
平整顺直,养护良好0.0225
平整顺直,养护一般0.025
渠床多石,杂草丛生,养护较差0.0275
流量小于1 m3s-1
毛渠0.025
支渠以下的固定渠道,渠床弯曲,养护一般0.030 岩石经过良好修整0.025
经过中等修整无凸出部分0.030
经过中等修整有凸出部分0.033
未经修整有凸出部分0.035~0.045
各种材料护面抹光的水泥抹面0.012
不抹光的水泥抹面0.014
光滑的混凝土护面0.015
料石砌护0.015
砌砖护面0.015
粗糙的混凝土护面0.017
浆砌块石护面0.025
干砌块石护面0.0275~0.030 卵石铺砌0.0225。
水力计算中常用的糙率n值表
水流边壁类型及其表面特征糙率n值1、混凝土衬砌
(1)壁面顺直,有抹光的水泥浆面层或经磨光表面光滑者0.011~0.012
(2) 壁面顺直,采用钢模且拼接良好者0.012~0.013
(3) 壁面顺直,采用木模拼接且缝间凹凸度在3~5mm之内者0.013~0.014
(4) 壁面不够顺直,木模拼接不良,缝间凹凸度达5~20mm者0.014~0.016 (5)粗糙的混凝土0.016~0.018 2、喷混凝土
(1)围岩表面平整0.020~0.025 (2)围岩表面高低不平整0.025~0.030
3、喷浆护面0.016~0.025
4、水泥浆砌块石护面
(1)渠底、壁面较顺直,砌石面较平整,拼接良好,1㎡内不平整度约30~50mm者0.015~0.020 (2)平整度较差0.020~0.030 5、干砌块石或乱石护坡、
(1)渠底、壁面欠顺直,干砌石拼接一般0.021~0.023 (2)干砌块石平整度较差或乱石护坡0.023~0.035 6、岩石
(1)经过良好修整的0.025~0.030 (2)经过中等修整的0.030~0.033 (3)未经修正,凹凸甚大者0.035~0.045 7、土
(1)平整顺直,养护良好0.020~0.023 (2)平整顺直,养护一般0.023~0.025 (3)床面多石,杂草丛生,养护较差0.025~0.028。
明渠均匀流糙率系数的近似取值法王钢钢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:本文利用实验室可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糙率系数,并提出明渠均匀流糙率系数近似的取值法和对于明渠均匀流光滑床面和粗糙床面都适用的近似公式。
关键词:明渠糙率系数均匀流流量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,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因素的一个综合性指标。
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。
渠道糙率n取值大小关系到整个渠道的设计和建设成本,渠道糙率n 取值大小是否合理关系到整个调水工程的成败[6];水电站建坝后, 其坝上库区为水库型天然河道, 在对水电站的水流特性或库区的洪水预报、洪水演进等研究中, 糙率的选取是至关重要的[7]。
渠道糙率n参考值
渠道糙率n参考值
渠道特征灌溉
渠道的糙率n值
土质流量大于25m3s-1
平整顺直, 养护良好 0.020
平整顺直, 养护一般 0.0225 渠床多石, 杂草丛生, 养护较差0.025
流量1~25m3s-1
平整顺直, 养护良好 0.0225
平整顺直, 养护一般 0.025 渠床多石, 杂草丛生, 养护较差0.0275
流量小于1 m3s-1
毛
渠0.025 支渠以下的固定渠道,渠床弯曲,养护一般0.030
岩石经过良好修
整0.025
经过中等修整无凸出部分 0.030
经过中等修整有凸出部分 0.033
未经修整有凸出部分0.035~
0.045
各种材料护面抹光的水泥抹面0.012
不抹光的水泥抹
面 0.014
光滑的混凝土护
面 0.015
料石砌
护0.015
砌砖护
面0.015
粗糙的混凝土护
面 0.017
浆砌块石护
面0.025
干砌块石护
面0.0275~
0.030
卵石铺
砌0.0225
湿周是过水断面上液体与固体边界相接触的长度。
对于满流的圆管,湿周即为管壁的内圆周。
水力半径:是水力学中的一个专有名称,指某输水断面的过流面积与输水断面和水体接触的边长(湿周)之比,与断面形状有关,常用于计算渠道隧道的输水能力。
糙率系数
你所说的河流糙率应该指曼宁(Manning)粗糙系数,准确地说应该叫河床糙率。
对顺直河段,若断面形态和流量沿程没有明显的变化,天然河道的断面平均流速与水力半径、河流比降及曼宁(Manning)粗糙系数有关。
有点类似于地面摩擦系数,糙率越低流速越大。
通常糙率情况见下表:
天然河床糙率简表
序号. 河床特性河床糙率n
1 顺直、清洁、水流通畅的河道0.025
2 一般河道(具少量石块或杂草)0.035
3 不规则、弯曲的河道,石块或水草较多0.040
4 淤塞、有杂草、灌木或不平整河滩的河道0.067
5 杂草丛生,水流翻腾0.087
6 多树、宽广河滩、具有较大面积死水区或沼泽型河流0.140。
针对管道内表面粗糙度等级的非接触式检测问题,提出了一种新的基于支持向量机 (SVM)和方差的组合分类方法.SVM是近年发展起来的具备较高分类性能和容噪能力的机器学习方法,但当输入数据量大时,SVM分类的时间耗费太大,系统难以实用化.故本方法首先根据统计方差对待测管道的内表面粗糙度进行分类,再利用SVM进行细分.这样就有效利用了支持向量机识别率高、容噪能力强和统计方差速度快的优点.实验表明本方法具有较好的识别精度、效率和容噪性能.如适当调整参数,本方法还可用于其它物体表面的粗糙度检测,具备良好的推广性。
粗糙度:0.012、0.025、0.050、0.100、0.20、0.40、0.80、1.6、3.2、6.3、12.5、25、50、100
6.3:半精加工表面。
用于不生要的零件的非配合表面,如支柱、轴、、支架、外壳、衬套、盖等的端面;螺钉、螺栓各螺母的自由表面;不要求定心和配合特性的表面,如螺栓孔、螺钉通孔、铆钉孔等;飞轮、带轮、离合器、联轴节、凸轮、偏心轮的侧面;平键及键槽上下面、花键非定心表面、齿顶圆表面;所有轴和孔的退刀槽;不重要的连接配合表面;犁铧、犁侧板、深耕铲等零件的摩擦工作面;插秧爪面等。
中国旧标准 ( 光洁度 ) 中国新标准 (粗糙度)Ra 美国标准 (微米)Ra 美国标准 (微英寸)Ra
▽ 4 6.3 8.00 320 6.30 250
▽ 5 3.2 5.00 200 4.00 160 3.20 125
▽ 6 1.6 2.50 100 2.00 80 1.60 63
▽ 7 0.8 1.25 50 1.00 40 0.80 32
▽ 8 0.4 0.63 25 0.50 20 0.40 16
另附:表面粗糙度国际标准。