《天然河道糙率》word版
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。
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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
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。
糙率表 1
天然河道糙率表
河槽类型及情况 第一类 小河(汛期最大水面宽度30m) 1、平原河流 (1)清洁,顺直,无沙滩,无潭 (2)清洁,顺直,无沙滩,无潭,但多石多草 (3)清洁,弯曲,稍许淤滩和潭坑 (4)清洁,弯曲,稍许淤滩和潭坑,但有草石 (5)清洁,弯曲,稍许淤滩和潭坑,有草石,但水深较浅,河堤坡度多 变,平面上回流区较多 (6)清洁,弯曲,稍许:淤滩和潭坑,但有草石并多石 (7)多滞流间段,多草,有深潭 (8)多丛草河段,多深潭,或草木滩地上的过洪 2.山区河流(河槽无草树,河岸较陡,岸坡树丛过洪时淹没) (1)河底:砾石,卵石间有孤石 (2)河底:卵石和大孤石 第二类 大河(汛期水面宽度大于30m)相应于上述小河各种情况,由于 河岸阻力变小,n值略小 1.断面比较规整,无孤石或丛木 2.断面不规整,床面粗糙 第三类 洪水期滩地漫流 1.草地无丛木 (1)矮草 (2)长草 2.耕种面积 (1)未熟庄家 (2)已熟成行庄稼 (3)已熟密植庄稼 3.灌木丛 (1)杂草丛生,散布灌木 (2)稀疏灌木丛和树(在冬季) (3)稀疏灌木丛和树(在夏季) (4)中等密度灌木丛(在冬季) (5)中等密度灌木丛(在夏季) 4.树木 (1)稠密柳树,在夏季,不被水流冲刷,弯倒 (2)仅有树木残株,未出新枝 (3)仅有树木残株,生长很多新枝 (4)稠密树木,很少矮树,有少许生长于大树下的草木 洪水在树枝以下 洪水达到树枝 注:1.本表由美国霍尔顿编制。 2.糙率n用曼宁公式计算 0.080 0.100 0.100 0.120 0.120 0.160 0.110 0.030 0.050 0.150 0.040 0.060 0.200 0.050 0.080 0.035 0.035 0.040 0.045 0.070 0.050 0.050 0.060 0.070 0.100 0.070 0.060 0.080 0.110 0.160 0.020 0.025 0.030 0.030 0.035 0.040 0.040 0.045 0.050 0.025 0.030 0.030 0.035 0.035 0.050 0.025 0.035 0.060 0.100 0.030 0.040 0.040 0.050 0.050 0.070 0.025 0.030 0.033 0.035 0.040 0.045 0.050 0.075 0.030 0.035 0.040 0.045 0.045 0.050 0.070 0.100 0.033 0.040 0.045 0.050 0.050 0.060 0.080 0.015 最小值 正常值 最大值
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]
糙率表-全
天然河道糙率表
类别 河槽特征 平均水深(m) 2 1 半山区河流的平整河槽(砾石,卵石的河床) 4 6 10 2 2 半山区河流中等弯曲的河槽,平原河流的平整河流槽(土质河 床) 4 6 10 2 3 半山区河流极弯曲的河槽,有支流和岔河,平原河流的中等弯曲 的河槽 4 6 10 2 4 平原河流极度弯曲的河槽,有支流和岔河,山区河流的河槽(砾 石,大砾石河床) 4 6 10 2 5 平原河流极度弯曲的河槽,河岸有杂草,山区河流具有大砾石的 河槽,浅的荒溪 4 6 10 2 6 呈均匀流的多石滩河段,无杂草的河段 4 6 10 2 7 中等情况的多石滩河段,25%蔓生杂草的河滩 4 6 10 2 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 4 6 10 2 9 75%蔓草杂生的河滩 4 6 10 2 10 100%蔓草杂生的河滩 4 6 10 注:本表由前苏联玻尔达柯夫编制。 n (曼宁公式) 0.024 0.023 0.023 0.023 0.026 0.025 0.025 0.024 0.031 0.029 0.029 0.028 0.035 0.033 0.032 0.030 0.045 0.040 0.038 0.036 0.069 0.058 0.051 0.048 0.092 0.077 0.065 0.060 0.115 0.095 0.080 0.073 0.150 0.122 0.101 0.092 0.240 0.195 0.160 0.142
0.025-0.029
0.025-0.029
河段不够顺直,上下游附近 细沙,河底中有稀疏水草 1 弯曲,有挑水坝,水流不畅 或水生植物 通 Ⅳ 河床由砾石或卵石组成, 顺直段距上弯道不远,断面 2 底坡上尚均匀,床面不平 尚且规整,水流尚且畅通, 整 斜流或回流不明显 顺直段夹于两弯道之间,距 河底由卵石,块石组成, 离不远,断面尚且规整,水 间有大漂石,底坡上均 流显出斜流,回流或死水现 匀,床面不平整 象 河段不顺直,上下游有急 弯,或下游有急滩,深坑 等;河段处于S形顺直段,不 整齐,有阻塞或岩溶情况发 育;水流不通畅,有斜流, 河床由卵石,块石,乱石 回流,漩涡,死水现象;河 或大块石,大乱石及大孤 段上游有弯道或为两河汇 石组成,床面不平整,底 口,落差大,水流急,河道 颇有凸凹状 有严重堵塞,或两侧有深入 河中的岩石,伴有深潭或回 流等;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,水声较 大
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。
不同河流、明渠等的粗糙度-糙率取值n表
0.025 0.030 0.033 0.035 0.040 0.045 0.050 0.075
0.030 0.040
0.025 0.035
0.025 0.030
0.020 0.025 0.030
0.035 0.035 0.040 0.045 0.070
0.110 0.030 0.050
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
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
长满中密的杂草及农作 物
0.080-0.120
平面不通畅,纵面横面 Ⅶ 起伏不平,有洼地,土 土,沙质 3/4茂密的杂草,灌木 0.100-0.160
埂等
Ⅷ
平面不通畅,纵面横面 起伏不平,有洼地,土 土,沙质 埂阻塞物
全断面有稠密的植被, 芦柴或其他植物
0.160-0.200
0.100 0.130 0.180
一侧岸壁为石质,陡坡, 形状尚且整齐,另一侧岸 壁为砂土,略有杂草,小 树,形状较整齐
河底由卵石,块石组成, 顺直段夹于两弯道之间,距 两侧岸壁均为石质,陡
Ⅴ 间有大漂石,底坡上均 离不远,断面尚且规整,水 坡,长有杂草,树木,形
匀,床面不平整
流显出斜流,回流或死水现 状尚且整齐
象
河段不顺直,上下游有急
4
6
10
2
4
10
100%蔓草杂生的河滩
