混凝土衬砌渠道糙率系数估算方法

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发布时间：2021-09-17

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混凝土衬砌渠道糙率系数估算方法
刘俊发，曲志会1，刘鸿涛2，赵瑞娟3
(1．吉林省第二松花江防汛机动抢险队，吉林长春130022；2．长春工程学院，
吉林长春130012；3．松辽水利委员会，吉林长春130021)
[摘要]糙率系数的准确选取对工程造价和安全有很大影响，随着新材料、新工艺的发展和工
程技术的进步，原有的经验糙率选择已经不能满足精度要求。输水渠道流态一般位于紊流过
渡区和粗糙区，本文用紊流过渡区和粗糙区沿程阻力系数推导出与雷诺数、水力半径和当量
粗糙度有关的糙率系数估算式，并对影响糙率系数的因素进行分析，为糙率的正确估算和合理
选取提供了一定的依据。
[关键词】糙率系数；当量粗糙度；水力半径；阻力系数
[中图分类号]TV331 [文献标识码]A
0 引言
随着水资源的日益紧缺，水资源的优化配置及
节水灌溉的实施变得越来越重要。随之而来的是我
国的混凝土衬砌渠道逐年增加，而糙率系数作为渠
道设计的关键技术参数之一，对渠系工程的安全和
造价有重要影响，所以其值的选取十分重要。
随着新技术、新工艺和新材料的发展，以及施
工设备的改进，工程质量较过去有很大提高，原有
的选取糙率的方法已经不能完全准确地适用于现
代渠道设计。大量的原型观测试验表明，一些渠道
的设计糙率值与其实际值相差很多，如引滦入津
工程暗渠的设计糙率为0．015，而实测值只有
0．011 5～0．012 5。糙率系数对工程投资影响巨大．
南水北调工程北京干线经评估，其糙率系数每下
降0．001，就会使线路投资减少数亿元。对于规模
大、运行条件复杂的工程，糙率系数值的微小偏
差，将对工程的安全和造价产生重大影响．所以现
在一些大型工程通过参考同类工程原型实验数据
估算和选取糙率系数。 ’
1 常用计算方法
现有工程原型糙率试验，一般根据明渠均匀
流基本公式Q=AC ，将谢才系数c用曼宁公
式表示为C=上 ⋯，可得出推算糙率公式：
n： R
式中：4为各断面平均过水面积，m2；Q为该时段的
平均流量，m3／s；为水力半径，m；J为水力坡降。
2糙率系数估算公式的导出
19世纪中期，达西和威斯巴赫推导出计算沿
程水头损失的一般公式：
=A去苦‘对于渠道) (2)
式甲：A 为阻力糸数；l为冒遁长，m；R 为水力半
径，m；v为平均流速，m／s；g为重力加速度，m／s 。
应用时，应首先计算雷诺数，判别流态和紊流
分区，而后选用不同的沿程阻力系数计算公式。
将式(2)用谢才公式的算式形式表示为：
：
则有c=、／争(mc5／s)代入曼宁公式C_扣有：
脚、／ A
清华大学1980年修订版《水力学》中给出了
计算沿程阻力系数的计算公式