浅谈天然河道糙率的确定方法

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。

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。

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。

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。

浅析河道糙率的算法作者：徐观兵来源：《城市地理》2016年第05期摘要：河道糙率是回水计算的关键参数，对河道治理、水利建设中的输水损失、防汛抢险中的洪水演算至关重要。

水库淤积后糙率将随着变化，因此选用适当的糙率算法，是库区回水计算十分关键的一步，对水库淤积后沿程水位确定、城市防洪安全、堤防设计高程拟定、水库防洪库容计算等均具有直接影响。

关键词：河道糙率；水库淤积；回水计算1引言河道糙率是反映河床表面粗糙程度的重要水力参数，受众多因素影响，包括岸壁和河床等的粗糙程度，断面形状，河床表面、河道岸壁等的地质特性，水流的流态以及含沙量等。

这些因素的变化情况，都与河流的特性不同，即使是同一条河流的上、中、下游各处，乃至同一河段的不同水深时也是不一样，其值很难精确求得，然而基本的公式法和查表法得出的具体值并不能满足水力的计算要求，因此是否选择合理的方法来计算糙率将会直接影响计算结果的正确性和合理性。

通常情况下，如果河流的河床和边壁等组成情况没有特别改变，那么，糙率大小的变化趋势将会是随着河道水深的增加而递减，直到某一水位，糙率才稳定不变。

对一般的河道而言，不同水位下的各种水力特性往往不同，比如边壁特性、植物生长、河床质组成等情况都不一致，不同水位下的河段平均粗糙程度也有所不同，水深通常可以间接反映这种变化。

糙率是一个综合的阻力系数，受多方面的因素影响，包括河道的几何形状、水力条件、甚至包括比降观测、水深、流速等各项数据的测量误差。

糙率的计算是否合理正确、将对洪水演算产生较大的影响。

研究表明，糙率也是一个相当敏感的参数。

因此，考虑糙率随水位流量变化是有必要的。

2糙率算法2.1查表估值法所谓查表估值法，是指在缺乏实测资料的情况下，结合河道特征，参照相似河道的糙率，再根据河床粗糙程度的特征，通过查询天然河道的糙率表得出糙率。

该方法没有考虑局部阻力，仅反映切应力对水流的阻力。

此时虽然有图表可查，但很大程度上依赖于技术人员的工程经验，因此查表估值法有一定的误差性，所以要慎重选择。

对天然河道糙率问题的探讨摘要:本文通过对推求天然河道糙率值的阐述，说明了糙率资料在推求流量资料中的重要性，并且对不同的河段及测验断面糙率的值取用作了要求。

对基层队（站）的实际工作起到了指导性的作用。

关键词:天然河道糙率比降1 导言天然河道糙值是推求流量的一项重要资料。

是在洪水调查中作高水延长的重要参数，对计算洪峰流量成果起着重要的作用。

当用比降～面积法进行流量测量计算时，糙率（n）值也是一个十分重要的影响因素，取不同的糙率（n）值，则会计算出不同的流量结果，它直接影响流量成果的真值；选取合适的糙率（n）值，对流量的计算极为重要。

所以天然河道的糙率（n）值的推求，有着十分重要的意义。

2、糙率的经验值河床糙率也就是我们常说的曼宁粗糙系数。

对顺直河道，若断面形态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、河流比降及曼宁粗糙系数有关。

类似于地面摩擦系数，糙率越小流速越大。

糙率越大流速越小。

用糙率（n）值表示均匀流条件下阻力平方区内水流边界粗糙程度的经验系数，它反映了河床的粗糙程度对水流的影响作用。

通常天然河道的糙率情况见下表：天然河床糙率情况表序号河床特性河床糙率（n）1顺直、清洁、水流通畅的河道0.0252一般河道（具少量石块或杂草）0.0353不规则、弯曲的河道，石块或水草较多0.0404淤塞、有杂草、灌木或不平整河滩的河道0.0675杂草丛生，水流腾0.0876多树、宽广河滩、具有较大面积死水区或沼泽型河流0.140表中的糙率值，是在均匀流的条件下用曼宁公式推求的河床糙率，它不适合非均匀流条件下的河床。

3、用天然河道的流量资料反求糙率曼宁公式：式中Q—断面流量（m3/s）；A—断面面积（m2）；R—水力半径；I—比降；N—糙率；V—断面平均流速（m/s）。

我们在实践中通常使用天然河道的流量资料反求糙率（n）值，下表是五道沟水文站通过实测流量反推出的糙率成果，通过下表可以看出求出的n值变化幅度很大，究其原因有三：五道站水文实测糙率成果表施测时间水位（m）流量（m3/s）水面比10-4糙率1994.8.18.9:00271.9030803.000.0291994.8.18.16:30272.0330704.000.03 41995.7.30.9:40271.9930602.250.0241995.7.30.18:00273.5741702.690.0 341995.7.31.15:30275.9692102.810.0241995.8.1.6:20275.5790903.500.0 281995.8.1.17:20274.5461002.500.028 3.1糙率（n）值是在稳定均匀流条件下，且n∠0.02和R∠0.5的情况下试验得出的。

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。

天然河道水面线推算方法及基本参数的分析作者：宗希宇范旭辉来源：《名城绘》2018年第06期摘要：天然河道水面线推算是河道防洪规划和整治建设工作的基础，是河道堤防工程设计的依据，水面线推算的合理性和科学性对水利工程的投资有直接的影响。

本文主要介绍天然河道水面线的计算方法及基本参数的选取原则，为今后相关工程水力计算作参考。

关键词：天然河道；水面线推算；基本参数分析1、天然河道水面线计算公式天然河道因其断面几何尺寸、坡度、粗糙系数一般沿程均会发生变化，水流一般为非均匀流。

水面线计算主要理论依据是伯努利能量守恒方程，从下游向上游断面逐段推算水位，最终得出整个河段的水面线。

基本方程式如下：2、天然河道水面线计算中参数的确定水面线计算中参数确定很重要，关系到计算结果的准确性，如糙率、比降均沿流程都有变化，而要准确确定参数，就必须尽可能的收集水文、泥沙、断面及河道地形等基础资料，包括历史洪水调查资料。

2.1河道糙率确定河道糙率是反应河流阻力的一个综合性系数，也是衡量河流能量损失大小的一个特征量，它是水流与河槽相互相互作用的产物。

所以影响河道糙率的因素有河槽方面也有水流方面，但两者相互作用，相互影响，无明显的划分界限。

河槽边壁及河床粗糙程度，滩地植被，河槽纵横形态、水位的高低变化等是主要因素。

天然河道水面线计算糙率的确定主要有两种方法：一是有实测资料时，可采用河段附近现状河道纵横断面资料反推综合糙率；二是无实测资料时可根据河道现状平面形态、河床组成、床面及滩地植被情况，参照《水力计算手册》和以往同类工程确定，偏重于安全考虑，在河道整治工作中糙率适当选小些，在防洪规划中适当大一些。

2.2起推断面与起推水位的确定一是水流为缓流时起推断面一般选在推算河段下游，急流时选在上游；二是附近下游有水文站时以水文站为起推断面，依据实测水位资料分析不同标准洪水位，当缺乏高标准的水位流量关系时可适当将水位流量关系外延；三是附近下游有调查的历史洪水的水位流量关系时可以采用均匀法求调查断面近似的水位流量关系，从而确定起推断面水位流量关系；四是没有实测资料时，起推断面大多选定与有设计校核水位流量关系的跨河桥或其他有控制的断面，应由此修正起推断面的水位；五是当没有水文站或控制工程时，起推断面一般由河段末端向下游延伸一段距离，距离的长短与河道纵坡有关，当起推断面的水位较难准确确定或不能确定起推断面是否受下游壅水影响时，应进行敏感性分析，即假定起推水位变化时，若河段末端水位没有明显变化，说明起推断面位置相对合适，否则向下游重新选取。

表9 天然河道糙率(n)
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。

②本表只适用于稳定河道，对于含砂大的冲淤变化较严重的砂质河床，由于其糙率值有其特殊性，此表未能包括其特殊性，所以不宜用此表。

③表（1）中的第VI类糙率值是很大的，超出了一般河道的糙率值，这种河段的水流实质上已为非均匀流，所列糙率值已把局部损失包括在内，所以糙率值就大了。

此次收集的糙率资料中，糙率n值超过0.04的只有长江上游8个站和铁路、公路部门的糙率类型编号中的西南地区有8个，以及中南华东地区1个，为数都是很少的，在使用此糙率表时应予以注意。

④影响滩地糙率很重要的一个因素是植物，植物对水流的影响随水深与植物高度比有着密切的关系，表中没有反映此种关系，在应用时应注意此因素。

（注：素材和资料部分来自网络，供参考。

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