(整理)天然河道糙率.
天然河道糙率问题的理论探讨
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。
不同河流、明渠等的粗糙度-糙率取值n表
大漂石，底坡上均 匀，床面 远，断面尚且规整，水流显出斜 长有杂草，树木，形状尚且整
不平整
流，回流或死水现
齐
象 河段不顺直，上下游有急弯，或下 两侧岸壁为岩石及砂土，长有
游有急滩，深坑
杂草，树木，形状尚且整齐；
等；河段处于S形顺直段，不整 两侧岸壁为石砂质夹乱石，风
齐，有阻塞或岩溶情况发育；水流 化页岩，崎岖不平正，上面生
正常值
最大值
0.030 0.035 0.040 0.045 0.045
0.050 0.070 0.100
0.040 0.050
0.033 0.040 0.045 0.050 0.050
0.060 0.080 0.015
0.050 0.070
0.060 0.100
0.030 0.035
0.030 0.035 0.040
0.050 0.050 0.060 0.070 0.100
0.150 0.040 0.060
0.100 0.120
0.035 0.050
0.040 0.045 0.050
0.070 0.060 0.080 0.110 0.160
0.200 0.050 0.080
0.120 0.160
天然河道糙率表
荒溪
6
呈均匀流的多石滩河段，无杂草的河段
7
中等情况的多石滩河段，25%蔓生杂草的河滩
8
具有大砾石的石滩段，个别部分水流方向特别不规则，50%蔓生杂草的河滩
9
75%蔓草杂生的河滩
10
100%蔓草杂生的河滩
注：本表由前苏联玻尔达柯夫编制。 天然河道糙率表—单式断面或主槽（水位较高时） 类型
河段特征
天然河道糙率问题的理论探讨
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。
最新天然河道糙率
天然河道糙率
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。
天然河道糙率及河道整治后糙率的变化
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
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。
糙率表 全
0.025-0.029
河段不够顺直，上下游附近 土质岸壁，一岸坍塌严
细沙，河底中有稀疏水草
重，为锯齿状，长有稀疏
1
弯曲，有挑水坝，水流不畅
或水生植物
杂草及灌木，一岸坍塌，
通
长有稠密杂草或芦苇
Ⅳ
一侧岸壁为石质，陡坡，
河床由砾石或卵石组成， 顺直段距上弯道不远，断面
形状尚且整齐，另一侧岸
2 底坡上尚均匀，床面不平 尚且规整，水流尚且畅通，
植被
糙率n（曼宁公式)
变化幅度
平均值
Ⅰ 平面顺直，纵断平顺， 土，沙质， 基本上无植物或为已收 0.026-0.038
横断整齐
淤泥
割的麦地
0.030
平面，纵面，横面顺直
稀疏杂草，杂树或矮小
Ⅱ
土，沙质
0.030-0.050
整齐
农作物
0.040
砂砾，卵石
平面，纵面，横面尚且
稀疏杂草，小杂树，或
Ⅲ
滩或为土，
畅通
形状较整齐
0.022-0.026
河床为沙质，河底不太平 上游顺直，下游接缓弯，水 两侧岸壁为黄土，长有杂
1
0.025-0.029
顺
流不够畅通，有局部回流 草
Ⅲ
河道顺直段较长，断面较规
河底由砂砾或卵石组成，
2
整，水流较畅通，基本上无
底坡较均匀，床面尚平整
死水，斜流或回流
两侧岸壁为土砂，岩石， 略有杂草，小树，形状较 整齐
0.080 0.100
正常值
0.030 0.035 0.040 0.045 0.045 0.050 0.070 0.100
0.040 0.050
明渠与天然河道的糙率实例
http://166.111.92.13/data/shuilixue/wlkc1/image/image6/imagepages/image18.htm[2009-2-22 16:42:33]
142.jpg
1１9９ 14１2４.２jp．gｊｐｇ
明槽河道糙率，n=0.050 在黑色软粘土上挖浚的渠道，边坡、底很不规则，长草，断面变 化不大。
http://166.111.92.13/data/shuilixue/wlkc1/image/image6/imagepages/image6.htm[2009-2-22 16:41:05]
130.jpg
7７1 3１0３.０jp．gｊｐｇ
明渠糙率，n=0.02 灌溉渠道较直，用砂压紧二边坡。
http://166.111.92.13/data/shuilixue/wlkc1/image/image6/imagepages/image9.htm[2009-2-22 16:41:31]
133.jpg
1１0０ 13１3３.３jp．gｊｐｇ
明槽河道糙率，n=0.024 该沟渠的两岸和河底都由碎石干砌而成，河道底部不太整齐，分 散有一些卵石，渠中水流较为平缓，河岸两边杂草丛生。
http://166.111.92.13/data/shuilixue/wlkc1/image/image6/imagepages/image7.htm[2009-2-22 16:41:15]
131.jpg
8８1 3１1３.１jp．gｊｐｇ
明渠糙率，n=0.022 该土渠用水泥砂浆衬砌而成，渠内局部地方长有杂草，渠中水流 流速较缓，土渠底部覆有沙层。
http://166.111.92.13/data/shuilixue/wlkc1/image/image6/imagepages/image16.htm[2009-2-22 16:42:21]
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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。