明渠水流计算包括确定曼宁粗糙度系数n方程。
简介
在自然河道水流的曼宁方程明渠流量计算中，有几种确定曼宁粗糙度系数n的方法。所有的方法都使用了对河流或河流通道及其表面的描述。有一些表格给出了各种通道描述的最大、最小和平均曼宁粗糙度(n)值。(见“自然河道明渠水流曼宁方程的应用作为一个例子。)还有一种方法是使用许多天然开放河道的图片，这些图片的n值已知，可以与感兴趣的河道相匹配。
这里讨论的方法使用由通道的一般类型确定的底数n值，然后根据通道及其表面的各种描述符修改底数n值。该方法最初的参考文献是1956年的考恩(Cowan)。在McCuen, 1998年的一篇文章中也有关于这种方法的详细描述。
基底粗糙度系数n1
在确定曼宁方程中使用的曼宁粗糙度系数n的第一步是根据通道的一般特性从下面的列表中选择一个基本粗糙度系数n1的值。
- 的通道 ........................... 基本的n值,n1
- 渠道在地球 .......................................... 0.02
- 渠道切入岩石 ................................... 0.025
- 渠道细砾 ................................... 0.024
- 渠道在粗砂砾 .............................. 0.028
不规则修饰符，n2
第二步是从下表中为“不规则修饰符”n2选择一个值。
- 程度的不均匀性 ....................................................................................................修饰符,n2
- 光滑(表面可与所涉及材料的最佳表面相媲美)..........................0.000
- 次要(疏浚渠道良好;轻微侵蚀或冲刷边坡的运河 )...................... 0.005
- 中等(疏浚河道一般至较差;中度滑塌或侵蚀的运河边坡)......0.010
- 严重的(自然溪流严重脱落的河岸;运河或排水渠两侧严重侵蚀或脱落;岩石中开挖的不成形、锯齿状和不规则的通道表面........0.020
截面修饰器，n3
第三步是从下表中为“横截面修饰符”n3选择一个值。
- 字符大小和形状变化的横截面 ............................................. 修饰符,n3
- 逐渐改变大小或形状发生 ......................................................................... 0.000
- 大与小的部分替代偶尔或形状的变化引起偶尔的转移主要流从一边到另一边 ....................................................................................................... 0.005
- 大型和小型部分交替频繁或形状的变化导致频繁转移或主要流从一边到另一边 ...................................................................................................... 0.010 - -0.015
障碍物修饰符，n4
第四步是从下表中为“阻碍修饰符”n4选择一个值。
- 相对阻塞的影响 ............................................................... 修改器,陶瓷
- 可以忽略不计 ................................................................................................ 0.000
- 小 .................................................................................................. 0.010 - -0.015
- 可感知的 ......................................................................................... 0.020 - -0.030
- 严重的 ................................................................................................. 0.040 - -0.060
植被修饰器，n5
第五步是从下表中为' vegetation modifier ' n5选择一个值。
- 程度的植被影响n .................................................修饰符,它们被
- 低 .......................................................................................... 0.005 - -0.010
- 媒介 .................................................................................... 0.010 - -0.020
- 高 ......................................................................................... 0.020 - -0.050
- 非常高的 .................................................................................. 0.050 - -0.100
曲折修饰符，n6
这个过程的第六步是为“曲径修饰符”n6选择一个值。
- 弯曲度.............弯曲长度与直长之比...............修改器，n6
- 小 ......................................................... 1.0 - -1.2 .................................................... 0.000
- 可感知的 ................................................ 1.2 - -1.5 .................................................... 0.15 ns
- 严重的 ........................................................> 1.5 ..................................................... 0.30 ns
ns = n1 + n2 + n3 + n4 + n5
人员粗糙度系数的最终估计
最后，确定曼宁粗糙度系数n，可由下式得到:
N = n1 + n2 + n3 + n4 + n5 + n6
参考文献
考恩，w.l.，“估算水力粗糙度系数”，农业工程、卷37:473-475,1956。
McCuen r.h.合著,水文分析与设计，第二版，Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ, 1998。
作者简介
Harlan Bengtson博士是一名注册专业工程师，拥有30年的大学工程教学经验科学还有土木工程。他拥有化学工程博士学位。
这篇文章是系列文章的一部分:统一的明渠水流和曼宁方程
Manning方程被广泛应用于自然或人为通道的均匀明渠流量计算。利用曼宁方程将河流流量、水流速度等参数与水力半径、明渠坡度、尺寸、形状、曼宁粗糙度等参数联系起来。
