謝才公式介紹
謝才公式的形式為:
式中v為斷面平均流速(m/s);R為水力半徑(m),A為過水斷面面積,Pw為水流與固體邊界接觸部分的周長,稱為濕周(見圖);J=hf/l為水力坡度,hf為流段l内的沿程水頭損失,對于明渠恒定均勻流,J=i(i為明渠底坡);C為謝才系數。
經驗公式
許多學者對C值進行研究,得到一系列經驗公式。
其中最為簡便而應用廣泛的是曼甯(R.Manning,1890)公式:
式中n為反映壁面粗糙對水流影響的系數,稱為粗糙系數或糙率。
資料較豐富且考慮R的指數為變量的計算式有巴甫洛夫斯基(1925)公式:
驗證環節
其中
在近似計算中,當R<1.0m時,;R>1.0m時,。上式的适用範圍為0.1m≤R≤3.0m,0.011≤n≤0.04。式(3)至式(5)中,水力半徑R以m計。
對于一般管道和人工渠道,糙率n主要決定于壁面粗糙突起物的大小、形狀和分布;對于天然河道,n則與河床沙石粒徑和形狀,沙波大小、形狀和變化,岸灘水草樹木的疏密程度,以及河道水位變化等有關。n值應經實測确定。将式(3)代入式(1)可得:
對于均勻流,測出某一流段的R、J、v值,即可确定該流段的n值。對于緩變非均勻流,n值可用流段的R、J、v的平均值來确定。如無實測資料,n值可以從水力學或水力計算手冊中查得。對于一般管道及有護面的渠道,n=0.009~0.033;對于無護面的渠道及天然河道,n=0.020~0.200。n值選擇是否恰當對計算成果影響甚大,必須慎重。