最新天然河道糙率

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。

天然河道一维数模中综合糙率的确定方法作者：田景环武鑫奇张艺来源：《农业与技术》2013年第11期摘要：天然河道断面形态沿程变化比较大，水力计算时需要考虑局部阻力和沿程阻力双重影响。

根据能量守恒原理，提出了天然河道一维水力计算时糙率系数的确定方法，并通过实验对该方法进行了验证，取得了预期的结果。

该方法减少了率定糙率时的工作量，对缺乏历史观测资料的地区同样适用。

关键词：综合糙率；天然河道；一维数值模拟；水头损失中图分类号：TV12 文献标识码：A前言综合糙率系数是一个反映河床边壁粗糙程度、边界形状以及其他因素的对水流影响的一个系数，是进行水力计算、河流模拟研究的重要参数，它的正确与否直接关系着数值模型的精度。

天然河流，特别是山区型河流，往往有许多弯道、断面形状突变段，水流结构沿程变化比较大，此时如果仅考虑由沿程阻力造成的能量损失，就会产生较大的误差。

本文通过研究一维水力计算中糙率系数的确定方法，导出了利用能量方程来确定综合糙率的计算方法，并进行了验证。

1 概述确定河流综合糙率系数的方法大致归纳起来可分为2种：1.1 利用实测资料对糙率进行率定此种方法根据实测的流量、水位湿周等水力要素，利用最优化原理，定出使计算所得的相关水力要素值与实测值最接近的糙率值，这种方法确定的糙率能够综合反映河流的沿程和局部阻力特性，因此应用较广。

但它是利用实测资料反演得到糙率，不可避免地受到观测误差的影响，当研究河段较多或缺乏完整的观测数据时，参数取值具有很大的不确定性。

1.2 利用河床的壁面特征及状况确定的经验值此种情况确定的糙率值，仅反映由于切应力的作用水流产生的阻力，当计算河段的距离较短，局部能量损失远大于沿程能量损失时，由该方法确定的糙率值不能真实反映河流的阻力特征。

2 糙率计算方法天然河道的断面形状沿程变化比较明显，河流结构沿程变化比较大，进行一维水力计算时，可以将研究河段分为多个断面形状近似不变的子河段，在每个子河段内综合考虑沿程阻力和局部阻力的影响，确定出能正确反映该河段阻力特性的综合糙率。

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。

表9(n)(1) 单式断(或主槽)较高水部分类型I 河段特征糙率n 河床组成级床面特征平面形态及水流特征岸壁特征河床为砂质组成,床两侧岸壁为水土质或土砂河段顺直,断面规整,水流通畅0.020-0.024面较平整质,形状较整齐河床为岩板,砂砾石两侧岸壁为土砂或石质,0.0220.026 或卵石组成,床面较河段顺直,断面规整,水流通畅形状较整齐平整砂质河床,河底不太上游顺直,下游接缓弯,水流不够两侧岸壁为黄土,长有杂0.025-0.029xx 通畅,有局部回流草河底为砂砾或卵石组河段顺直段较长,断面较规整,水两侧岸壁为土砂,岩石,略0.025-0.029成,底坡较均匀,床面流较通畅,基本上无死水,斜流或有杂草,小树,形状较整齐尚平整回流土质岸壁,一岸坍塌严重,细砂,河底中有稀疏河段不够顺直,上下游附近弯曲, 为锯齿状,长有稀疏杂草0.0300.034 水草或水生植物有挑水坝,水流不顺畅及灌木;一岸坍塌,长有稠密杂草或芦苇一侧岸壁为石质,陡坡,形河床为砾石或卵石组顺直段距上弯道不远,断面尚规状尚整齐,另一侧岸壁为成,底坡尚均匀,床面整,水流尚通畅,斜流或回流不甚0.030-0.034砂土,略有杂草,小树,形不平整明显状较整齐河底为卵石,块石组顺直段夹于两弯道之间,距离不两侧岸壁均为石质,陡坡, 成,间有大漂石,底坡远,断面尚规整,水流显出斜流,回长有杂草,树木,形状尚整0.0350.040 尚均匀,床面不平整流或死水现象齐河段不顺直,上下游有急弯,或下游有急滩，xx等;河段处于S形顺直段,不整齐,有阻塞或岩溶情况两侧岸壁为岩石及砂土,河床为卵石,块石,乱较发育;水流不通畅,有斜流,回长有杂草,树木,形状尚整石或大块石,大乱石流,旋涡,死水现象;河段上游为弯齐;及大孤石组成,床面0.04-0.10道或为两河汇口,落差大,水流急,两侧岸壁为石质砂夹乱不平整,底坡有凹凸河中有严重阻塞,或两侧有深入河石,风化页岩,崎岖不平状中的岩石,伴有深潭或有回流等;整,上面生长杂草,树木上游为弯道,河段不顺直,水行于深槽峡谷间,多阻塞,水流湍急,水II1III2IV12VVI类型IIIIIIIVVVIVIIVIII（2）滩地部分（续表9）滩地特征描述平纵横形态床质植被平面顺直,纵断平顺,横向基本上无植物或为已土,砂质,淤泥整齐收割的麦地平面,纵面,横面尚顺直整稀疏杂草,杂树或矮土,砂质xx 农作物平面,纵面,横面尚顺直整砂砾,卵石滩,稀疏杂草,小杂树,或齐或为土砂质种有高秆作物上下游有缓弯,纵面,横面种有农作物,或有稀尚平坦,但有束水作用,水土砂质疏树林流不通畅平面不通畅,纵面,横面起有杂草,杂树,或为水土砂质伏不平稻田平面尚顺直,纵面,横面起长满中密的杂草及农土砂质伏不平,不洼地,土埂等作物平面不通畅,纵面,横面起地带长满茂密的土砂质伏不平,不洼地,土埂等杂草,灌木平面不通畅,纵面,横面起全断面有稠密的植伏不平,不洼地,土埂阻塞土砂质被,芦柴或其它植物物糙率n变化幅度0.0260.0380.0300.0500.0400.0600.0500.0700.0600.0900.0800.1200.0110.1600.1600.200 平均值0.030.040.050.060.0750.10.130.18 注:①天然河道糙率表内均列有三个方面的影响因素,河道糙率是三个方面因素的综合作用结果,如实际情况与本表组合有变化时,糙率值应适当变化。