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
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
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。
水文测站糙率率定与分析探讨
为例介绍 了利用水位—糙 率曲线计算河道流量的方法 ， 由于其重要 的实用价值 ， 建议在 全省 测站推广应用。
［ 关键词 ］ 水文 ； 糙率； 分析
［ 中图分 类号 ］ Ｐ ３ ３ ３
［ 文献标识码 ］ ｃ
［ 文章编号 ］ １ ０ ０ ４ — ７ ０ ４ ２ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ４ — ０ ０ １ ｌ 一 ０ ２
１ 分 析测 站糙 率 的意 义
在河道治理 、 跨河设施桥 涵等设计建设 中 ， 水文 分析计算是一项不可或缺的重要 内容 ， 而水文计算 中 的另一个重要且必不可少的参数是糙率。 各水文站的 河道组成情况各不相同， 糙率值不同， 变幅较大。 在防 汛形势紧张的年份 ，极易发生特大洪水冲毁站房 、 河 道 断 面 测 验设 施 等情 况 ， 无法及时报汛 ， 将 对 下 游 人 民群众的生命财产安全造成重大损失。 如果各站都有 现成的糙率一水位关系曲线 ， 可以采用 比降面积法计 算流量 ， 保证及时报汛 ， 减 免水灾对下游人 民生命财 产安全带来 的影响。 近 年来 ，国家 对 水 利 基 础 设 施 建设 投 资 越 来 越 大， 建成 了遍布大中小河流 的水文监测 网。现大部分 测站都 已建站几十年 ， 监测资料丰富 ， 具备 了分析计 算糙率的条件 。根据各个测站实测资料 的具体情况 ， 分析计算每一个测站的水位一糙率曲线成为可能。
３ 糙 率 的推 求方 法及 资料 的选 用
２ ０ 次以上的资料 ，保证分析计算 的糙率值具有准确 性， 否则暂不作分析 。五是对符合 以上 ４项条件的测 站资料逐一进行分析 ， 去伪存真 ， 去粗取精 ， 尽量减少
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。
浅谈山区中小河流糙率分析方法
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
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
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。
天然河道糙率
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。
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浅谈天然河道糙率的确定方法
摘要:目前在推算无实测资料的天然河道洪峰流量时,无论用比降法或其他方法,都离不开一个很重要的因素,这就是天然河道糙率。
本文主要通过实际工作分析探讨关于如何正确确定河床糙率,以便在洪水分析计算得出科学合理的结果。
关键词:河道糙率河床确定方法
1 对天然河道的认识
河床糙率一般认为是反映了河道的粗糙程度,因此,在考虑选用糙率时也是根据粗糙程度有关的因素来确定糙率,如河床组成,地形地物,河段形势,植被,岸壁特征等等。
2 关于复式河槽主槽滩地的划分方法
在复式河槽推算洪峰流量和选用糙率或推求糙率时,一般都采用主槽滩地分别计算的方法。
按主槽河床形状做垂直切割来划分主槽滩地。
在实践中发现这样计算主槽流量偏大20%以上。
对于主槽呈宽线形的大中河流情况则相反,从流速横向分布看,有的河段洪水时主槽河床两侧部分的流速近于滩地。
根据上述情况看,按河床进行垂直切割划分主槽滩地来推算糙率或流量是不妥的,下面是我在工作中总结的几种方法供大家参考。
2.1 外斜线切割法
小河在推算糙率时应按流速变化带做分界来划分主槽与滩地。
在无实测资料的情况下,可近似的河床与滩地分界处向外做60°～70°斜线来划分主槽与滩地。
在实践中观察发现小河一般主槽较为窄深,大洪水时主槽向外扩展明显,经过资料分析证明,外斜线切割法所计算主槽糙率是接近天然河道糙率。
(详见表1)所以小河选用外斜线来划分主槽、滩地是可行的。
2.2 向主槽内斜线划分法
此法是按主槽滩地分界线向主槽内做45°～60°斜线来划分主槽与滩地,特别是主槽与滩地界线不易明显区分,在洪水时主流明显居中,而滩地流速与主槽边界流速差异较小,这样的河流用向主槽内斜线来划分主槽、滩地是比较适用的。
2.3 主槽糙率系数法
用斜线划分主槽与滩地的方法在计算中较为麻烦,不如垂直划分简便,为了弥补垂直划分的不足,若将主槽糙率乘一个系数,使它符合实际情况就解决了这个矛盾。
主槽糙率改正系数可由实测资料进行分析而得,设用垂直切割所求糙率为n1,用斜线切割所求糙率为n2,主槽糙率改正系数为从天然河道糙率表所查糙率,这样可以算出比较切合实际的成果。
3 有死水的滩地糙率计算方法
所谓死水,从断面上看,一种是完全不参与流量形成的有明显边界的侧面死水,另一种是底层为死水而上层为流水的底层死水,如图1。
在平原较大河流的滩地,往往有许多深坑,故河套等等,有的地形会形成明显的死水区,在这样的滩地里死水面积所占比例是很大的,(如表2)显然不考虑滩地死水是不妥的。
目前推算调查洪峰流量,基本采用加大糙率的办法来消除死水影响,但是在判定选用糙率大小时是没有充分理论根据的。
现就近几年工作实践总结出一些经验。
用地形等高线做控制割除死水面积。
在计算糙率时对不同死水应
加以区别,主槽部分可按一般方法计算。
计算流量用切除死水后的断面面积来推求滩地流量或糙率,可以消除了死水的影响,也可以每50～100m施测一个横断面,用横断面图进行综合比较来确定死水线。
4 结语
通过对复式河床等特殊情况的糙率计算方法分析探讨,总结了不同情况下的糙率选择系数的选择,为在洪水分析计算中,确定的糙率系数为防汛指挥调度和新沂河河堤整治提供决策依据。
参考文献
[1]雷成茂.天然河道糙率确定方法探讨[J].山西水利,2006,22(6):60.
[2]贲立坤.梧桐河天然河道糙率系数的确定[J].黑龙江水专学报,2003,30(1):50.。