(整理)天然河道糙率.

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：A

1 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。

不同河流、明渠等的粗糙度-糙率取值n表

类别
河槽特征
平均水深（m）
n （曼宁公式）
1
半山区河流的平整河槽（砾石，卵石的河床）
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）
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
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）
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
2 河床由砾石或卵石组成，底坡顺直段距上弯道不远，断面尚且规一侧岸壁为石质，陡坡，形状
上尚均匀，床面不平整
整，水流尚且畅通，斜流或回流不尚且整齐，另一侧岸壁为砂
明显
土，略有杂草，小
树，形状较整齐
0.030-0.034
Ⅴ
河底由卵石，块石组成，间有顺直段夹于两弯道之间，距离不两侧岸壁均为石质，陡坡， 0.065-0.040
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

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

天然河道糙率的探析

发表时间：2019-05-21T09:15:54.343Z 来源：《防护工程》2019年第3期作者：董文石[导读] 经过分析，此方法应用于天然河道糙率的推求，具有一定作用。

陕西省宝鸡水文水资源勘测局陕西宝鸡 721006 摘要：本文通过采用能量方程来考虑流速水头变化和扣除局部损失推求糙率，同时采用水面比降代入曼宁公式中，从实测资料中来反求糙率，两种方法进行对比分析，得出结论，符合糙率的涵义；经过分析，此方法应用于天然河道糙率的推求，具有一定作用。关键词：能量方程；糙率推求；应用天然河道糙率是估算洪峰流量及在其他水文分析中的一个重要参数。若不考虑水流流态和边界情况，一般用水面比降代入曼宁公式，用实测资料来反求，将一切影响水流的因素归并在内，以致分析的糙率缺乏规律，精度不高。如何正确去理解糙率的实质及影响它的因素，并根据不同流态和水流边界条件，采用恰当的方法来分析，是本文所要探讨的。

1、河道糙率的涵义和影响它的因素糙率就其原义来讲，是衡量河道边壁粗糙程度对水流影响的一个系数。从水流运动来看水流向前推动，能量不断损失，一般又可分为沿程损失和局部阻力损失。沿程损失决定于水流边界粗糙程度和流态，对于天然河流来讲，都属于充分紊流。在此条件下，沿程损失只与相对糙率有关。水流周界表面越粗糙，沿程损失越大，反之则小。以此衡量河流床壁粗糙程度对水流影响的糙率，实质上是反映沿程摩阻损失的一个系数。至于把过水断面形状、大小和底坡沿程变化，以及深潭、急滩、弯道等等造成的局部损失，与沿程损失合并来求糙率，结果不但使糙率涵义不清，分析成果关系往往散乱，精度低。且因各个河段情况不一，无一定规律可循，给综合归纳和实际引用带来很多困难。因此不宜用这种合并处理的方法来分析糙率。影响糙率的因素，主要是床壁材料的组成（如泥沙、卵石、天然岩石），以及各种材料的粗细构成，床壁表面平整程度，包括植物生长情况等。关于水深对糙率的影响，尚有争议，不过一般来说，低水位时水深小，床面凹凸度占水深比例相对较大，对水流影响也大。另外阻力大小跟水流与河床的接触面有关。在同一断面中，水位低多属于宽浅式河槽，接触面积相对较大。但随着水深的增加，湿周的增率是逐渐减小的，或者趋于不变。因此河床壁组成等情况如无特殊改变，糙率的变化是随着水深的增加而减小，当达到某一水位后，会相对稳定变化很小。对于天然河道来说，各级水位的河床组成，植物生长情况也不一致，因此反映各级水位下河段平均粗糙程度也有不同，所以水深往往可以间接的反映这种变化。

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。

明渠与天然河道的糙率实例

Image gallery

明渠糙率ｎ＝０．０２明渠糙率ｎ＝０．０２２河道糙率ｎ＝０．０２４河道糙率ｎ＝０．０２４河道糙率ｎ＝０．０２６河道糙率ｎ＝０．０２８

北京市京密引水渠

明渠糙率，n=0.012

明渠糙率，n=0.014

明渠糙率，n=0.018

明渠糙率，n=0.02

明渠糙率，n=0.022

明槽河道糙率，n=0.024

明槽河道糙率，n=0.026

明槽河道糙率，n=0.028

明槽河道糙率，n=0.029

明槽河道糙率，n=0.030

明槽河道糙率，n=0.035

明槽河道糙率，n=0.040

明槽河道糙率，n=0.045

明槽河道糙率，n=0.050

明槽河道糙率，n=0.060

明槽河道糙率，n=0.080

明槽河道糙率，n=0.110

中细砂至细粘土中过洪水的天然河道，n=0.125

沙粘土中天然河道，n=0.150

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,

0.022

0.026 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

0.030

0.034 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

0.035

0.040 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

河道糙率取值

河道糙率是表示河道内部粗糙度的物理参数，通常用来评估水流速度，以及流量的变化。

河道糙率的取值是根据河道的形态和结构和流量的变化情况来计算的，一般通过测量河道宽度、深度、坡度、岩岸等来确定。

河道糙率取值的范围一般为0.005~0.5，也有几种特殊情况，糙率可

以超过1。

当河道内的结构较为简单，岩岸不变时，河道糙率通常都比较小；而

当结构复杂，岩岸变动较大时，河道糙率通常较大。

此外，河道糙率也可以根据河道流量大小来变化，当流量增大时，河

道糙率取值会相应增大，当流量减小时，河道糙率取值会相应减小。

天然河道糙率对照表

天然河道糙率对照表通常是指根据不同的河床材质、水流条件以及河段特征，为河道设计和计算提供相应糙率（n）参考值的一份表格。糙率是描述水流阻力特性的一个重要参数，在水利水文计算中尤为重要，如洪水演算、河流流量估算、渠道输水能力计算等。

以下是一个简化的示例，仅供参考：

请注意，实际的糙率值会受到多种因素的影响，例如：河床质地、颗粒大小、水流速度、植物覆盖情况、河床形态复杂度等，因此上述数值仅为一般经验数据，具体应用时应结合实际情况通过现场实测或相关研究资料确定。在进行水利工程设计时，应查阅最新的技术规范和研究成果以获取准确的数据。

《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。

（注：素材和资料部分来自网络，供参考。请预览后才下载，期待你的好评与关注！）

天然河道糙率[整理版]

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。

天然河道糙率计算及取值方法

ｉｐｃｎｔｅｖｌｅｏｏｇｈｅｓＩｒｃｉａｐｌａｉｎ，ａｅｔｅｓｍｉｒｃａｎｌａａｅｅｓｉｓｅｄ，ｅａｓｈｒｓｎｅｓｒｄｒｕｈｍａｔｏｈａｕｆｒｕｎｓ．ｎｐａｔｃｌｐｉｔｏｗｅｈｖｏｕｓｉｌｈｎｅｒｍｔｒｎｔａｂｃｕｅｔｅｅｉｏｍａｕｅｏｇ — ａｃａｐｎｓａａｉｈｅｉｎｄｒｖｒｓｃｉｎ，ｉｈｈｓｇｅｔｉｆｕｎｃｎｔａｃｌｔｏｃｕａｙＲｉｅｈａｎｅｏｇｎｓｘｅｉｅｔｄｔｒｏ～ｅｓｄｔｎｔｅｄｓｇｅｉｅｅｔｏｗｈｃａｒａｎｌｅｅｏｈｅｃｌｕａｉｎａｃｒｃ．ｖｒｃｎｌｒｕｈｅｓｅｐｒｍｎａａａｅｃｌｌｅｅｎｄｆｅｅｏｄｔｏｓｂｔｔｈｏｎｂｏｄｗｈｉｈｃｎｂｅｒｆｒｅｏｃａｎｌｒｕｈｅｓｃｌｕａｉｎｅｔｄｉｉｆｒｎｔｃｎｉｉｎｏｈａｍｅａｄａｒａ，ｃａｅｅｒｄｔｈｎｅｏｇｎｓａｃｌｔｏ．Ｋｅｒｓ：ｉｅｅｔｔｐｆｃａｎｌｃａｎ１ｕｎｓ；ｏｇｎｅｓｃｌｕｌｔｏｅｈｄ；ｅｐｒｅｃａｕｆｒｕｈｅｓＬｉｉｇｈｄｏｏｙｅｐｒ— ｙｗｏｄｄｆｒｎｙｅｏｈｎｅ；ｈｎｅｆＲｏｇｈｅｓｒｕｈｓａｃａｉｎｍｔｏｘｅｉｎｅｖｌｅｏｏｇｎｓ；ｙｎｙｒｌｇｘｅｉ

天然河道糙率表

一侧岸壁为石质，陡坡，形状尚且整齐，另一侧岸壁为沙土，略有杂草，小
树，形状较整齐
顺直段夹于两弯道之间，距离不远断面尚且规两侧岸壁均为石质，陡坡，长有杂草，
整，水流显出斜流，回流或死水现象
树木，形状尚且整齐
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，回流，漩两侧岸壁为岩石及砂土，长有杂草，树
Ⅵ
河床由卵石，块石，乱石或大块石，大乱石及大孤石组成，床面不平整，底颇有凸凹状
道糙率表—单式断面或主槽（水位较高时）
河段特征
平面形态及水流形态
岸壁特性
河段顺直，断面规整，水流畅通
两侧岸壁为土质或土砂质，形状较整齐
河段顺直，断面规整，水流畅通
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两侧岸壁为土质或石质，形状较整齐
上游顺直，下游接缓弯，水流不够畅通，有局部回流
类型
Ⅰ Ⅱ
1 Ⅲ
2
天然河道糙率表—单式断面或主槽（水
河床组成及床面特性河床为沙质，床面平整河床由岩板，砂砾或卵石组成
河段特征
河床为沙质，河底不太平顺
河底由砂砾或卵石组成，底坡较均匀，床面尚平整
1 Ⅳ
2
细沙，河底中有稀疏的水草或水生植物河床由砾石或卵石组成，底坡尚均匀，床面不平整

1.6明渠与天然河道的糙率实例

Image gallery

北京市京密引水渠

明渠糙率，n=0.012

明渠糙率，n=0.014

明渠糙率，n=0.018

明渠糙率，n=0.02

明渠糙率，n=0.022

明槽河道糙率，n=0.024

明槽河道糙率，n=0.026

明槽河道糙率，n=0.028

明槽河道糙率，n=0.029

明槽河道糙率，n=0.030

明槽河道糙率，n=0.035

明槽河道糙率，n=0.040

明槽河道糙率，n=0.045

明槽河道糙率，n=0.050

明槽河道糙率，n=0.060

明槽河道糙率，n=0.080

明槽河道糙率，n=0.110

中细砂至细粘土中过洪水的天然河道，n=0.125

沙粘土中天然河道，n=0.150

糙率系数(可编辑修改版).

糙率系数

你所说的河流糙率应该指曼宁（Manning）粗糙系数，准确地说应该叫河床糙率。对顺直河段，若断面形态和流量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（Manning）粗糙系数有关。有点类似于地面摩擦系数，糙率越低流速越大。通常糙率情况见下表：

天然河床糙率简表

序号. 河床特性河床糙率n

1 顺直、清洁、水流通畅的河道0.025

2 一般河道（具少量石块或杂草）0.035

3 不规则、弯曲的河道，石块或水草较多0.040

4 淤塞、有杂草、灌木或不平整河滩的河道0.067

5 杂草丛生，水流翻腾0.087

6 多树、宽广河滩、具有较大面积死水区或沼泽型河流0.140