浅析多种糙率渠道的水力计算

【摘要】近年来，随着现代化社会发展水平的不断提高以及科学技术的进步发展，多种糙率渠道的具体水力计算工作得到较快发展。多种糙率渠道的具体水力计算工作水平的高低直接影响到渠道设计工作中断面的设计质量水平，关系到渠道设计工作实际经济效益的获得。因此，在实际工作中，需要采用科学的计算方法，对多种糙率渠道进行合理的水力计算，促进渠道设计工作的可持续发展。本文就多种糙率渠道的具体水力计算方法进行详细论述。

【关键词】多种糙率渠道;水力计算;方法

引言

现阶段，在渠道的设计工作中需要对多种糙率渠道进行有效的水力计算。随着现代化社会的快速发展以及先进技术的革新，渠道设计工作中多种糙率渠道的水力计算方法越来越多样化，而且多种糙率渠道的水力计算准确性也在不断提高。因此，在渠道设计的实际工作中，相关的设计管理人员要不断提升自身的专业知识储备，熟练掌握多种糙率渠道的具体水力计算方法，并确保其准确性以及科学性，从根本上确保渠道设计工作的顺利开展。

一、多种糙率渠道的基本论述

（一）多种糙率渠道中糙率数值的重要性

一般情况下，糙率主要是指人工渠道在设计环节中的重要技术参数标准之一，糙率数值在选取过程中的准确性以及科学性直接影响到渠道工程的顺利施工建设，对渠道工程质量水平的提高起到非常重要的作用，有着较大的实际意义。如果在实际过程中，糙率数值在选择期间数值过大，将会直接影响到工程的实际资金投资情况，在一定程度上增加工程的实际投资成本。还会造成渠道的冲刷现象。糙率数值在选择期间数值过小，则不能达不到渠道工程施工建设的设计过水能力，在一定程度上造成渠道的淤积，给渠道工程的施工建设带来较大的消极影响。通常情况下，在一些中小型的渠道工程设计过程中，大多数都会参照一定的规范化标准以及一些经验套用的具体糙率数值标准[1]。但是如果是规模相对较大的渠道工程，由于渠道工程在设计以及运行过程中涉及到的运行条件相对复杂，若在糙率数值的选择期间出现相对微小的偏差，则会给整个渠道工程的造价管理以及之后的运行管理等工作造成非常严重的影响。因此，在渠道工程设计运行过程中，需要对多种糙率渠道进行相对详细的研究分析，为以后的输水工程设计管理工作提供相对充分以及科学的糙率信息数据。

（二）多种糙率渠道的具体影响因素

从某种程度上来讲，糙率系数是一种衡量渠道边壁性状以及粗糙程度的相对综合性的数值，现阶段在我国的工程界主要是采用谢才公式的计算方法以及曼宁公式的计算方法进行糙率的水力计算。在工程设计的实际工作中，有时为了方便，将部分弯道、变断面、水生物以及部分建筑物等的阻碍因素都归纳到糙率中，统称为综合糙率。影响到糙率大小的实际因素，从某种程度上来讲主要包括粗糙程度、弯道、流量、实际水质的含沙量、建筑物情况、变断面情况、工程的施工建设质量水平、使用的时间以及养护管理的条件等。对于流量的影响因素，经过相关的调查研究显示，糙率的实际大小会根据流量的变化而变化，两者之间呈现出负相关的关系，具体来说就是当流量增大时，那么糙率则会减小。相反，如果流量减小时，那么糙率则会增大。美国的相关专家对糙率的影响因素水力半径进行了相关研究，调查显示糙率的实际大小会随着水力的半径增大而出现增大的现象。但是，由于缺乏相对全面的数据信息进行证明，现阶段对于糙率实际大小与水力半径之间的关系也不能最终确定。此外，还有研究结果显示，在边界条件以及影响因素相同的条件下，主要是悬移质泥沙作为主要条件的水流糙率的实际系数从某种程度上讲，会比清水的系数要小很多。这样就会出现两种观点，一方面是指在含沙量较大的情况下，河底的饱含泥沙的实际水流会形成一层层，导致糙率的数值不断减小[2]。另一方面是指如果水中含有大量的泥沙时，那么水与泥沙就会形成相对运动，泥沙的颗粒会进行不断的下沉运动导致滞性系数不断加大，从而产生一定的阻碍因素，最终使糙率减小。

二、多种糙率渠道的水力计算

（一）多种类型渠道的实际糙率数值标准

在一些小型或者中型的渠道设计工作中，相关的渠道设计工作人员为了设计工作的便捷，往往会使用一些经过专业化理论知识以及实践经验总结出来的一些糙率数值标准。从而降低渠道设计工作的实际工作量，减小渠道工程施工建设设计工作中水力计算的实际运算量。不同类型渠道的实际糙率数值标准可以用表格的形式进行体现，如表1所示：

表1 不同类型渠道以及管道的糙率数值标准

不同渠道的表面特征情况 糙率数值情况（n） 管道的类型 糙率数值情况（n）

抹光的水泥表面 0.012 新铸铁管 0.013-0.014

光滑的砼护面表面 0.015 旧铸铁管 0.014-0.035

粗糙的砼护面表面 0.017 石棉水泥管 0.012-0.014

紧密黄土或细砾土渠，有薄淤泥层的表面 0.018 钢管 0.012

紧密粘土、黄土、壤土的渠道，养护条件在中等以上的渠道表面 0.02 钢筋砼管 0.014

表面有紧密砾石铺面、紧密壤土渠，有薄淤泥层，开凿的很好的岩石渠道 0.0225 ―― ――

表面有良好的干砌石渠道，养护条件中等的土渠 0.025 ―― ――

养护条件低于一般标准的土渠 0.0275 ―― ――

条件较差的土渠（如有的地方渠道表面有水草，渠

底有卵、砾石、局部岸坡崩塌） 0.03 ―― ――

条件很恶劣的渠道（如渠道表面的断面不规则等） 0.035 ―― ――

从表格中可以看出，渠道的实际施工工艺水平的高低、渠道的维护管理水平高低以及施工质量的好坏都直接影响到糙率数值的大小。现阶段的砼渠道的衬砌方式存在多样化的特点，主要包括现浇o的方式、现浇钢筋o的方式、压力喷射o的方式以及o预制板的方式等。而且o预制板的方式在实际施工建设中，比较容易施工建设。现浇o的渠道表面相对较为光滑，与渠底的结合度相对较好，两者之间的接缝相对较少，糙率数值相对较小，但是容易受到气候条件的影响。此外，渠道的维护管理工作情况也会直接影响到糙率数值的大小，通常情况下，渠道都会存在着一定程度上的水生物以及淤积情况等，导致糙率数值的设计标准值与实际工程建设中的数值存在一定的差距[3]。

（二）多种糙率对渠道断面的具体影响情况

一般情况下，多种糙率对渠道断面的设计工作有着不同的影响，比如一条渠道的具体计算结果为：已知一条渠道的流量为q=50m2/s，这条渠道的实际土质为轻质土壤，那么其糙率是n=0.025，渠道的边坡系数是m=1.25，渠道底坡是i=0.0002，那么超高是f=1.0m。根据相关的公式可以得出，单一糙率的渠道断面宽度上的深比Bm=0.702，而多种糙率渠道断面宽度上的深比Bm=2.14.说明单一糙率上的渠道是窄深的，而多种糙率渠道的实际断面是宽浅的。

结语

总而言之，多种糙率渠道的具体水力计算方法对不同渠道的设计与施工建设工作都起到非常重要的作用。在实际过程中，多种糙率渠道的具体水力计算方法相对复杂，专业性较强。因此，在一些小型或者中型的渠道工程设计工作中，我们可以利用经过实践经验总结好的糙率数值标准来促进渠道工程施工建设工作的顺利开展。

参考文献：

[1]黄才安，周济人，赵晓冬.河岸糙率对明渠宽深比影响的研究[J].水利学报，2011，11：1322-1327.

[2]黄裕健.Excel函数和迭代计算在渠道设计中的应用[J].黑龙江水利科技，2011，06：156-157.