Коэффициент шероховатости

Коэффициент шероховатости (коэффициент Гоклера — Маннинга) — величина, численно характеризующая сопротивление, оказываемое руслом протекающему потоку, интегральная характеристика гидравлических сопротивлений. Является эмпирически определяемым коэффициентом и используется в ряде уравнений речной гидравлики, в частности, в формуле Маннинга.

Расчёт коэффициентов шероховатости

В большинстве гидравлических расчётов коэффициент шероховатости назначается на основании специальных таблиц, дающих его значение из основания качественной характеристики русла, поймы и особенностей течения. Также применяются и формулы, связывающие коэффициент шероховатости с линейными размерами выступов шероховатости или с гидравлическими элементами потока, например, с глубиной или уклоном. Примером такой формулы является формула Штриклера:

$n=(0.15/{\sqrt {g}})k^{1/6}$

где $g$ — ускорение свободного падения, $k$ — средняя крупность донных отложений.

Принято считать, что величина коэффициента уменьшается с увеличением глубины (до уровня выхода воды на пойму). Коэффициент шероховатости можно вычислить также по единичным измерениям расходов воды и уклонов, используя уравнение

$n={\frac {I^{1/2}H^{5/3}B}{Q}}$

где $I$ — уклон водотока, $H$ — средняя глубина, $B$ — ширина водотока, $Q$ — измеренный расход воды, [м³/с]

Особую сложность представляет расчёт коэффициента шероховатости в естественных руслах при неустановившемся движении воды, выходе воды на пойму, зарастании русла и ледовых явлениях.

Литература

• Чеботарев А. И. Гидрологический словарь. Издание второе переработанное и дополненное. — Л.: Гидрометеорологическое издательство, 1970. — 308 с.
• Караушев В. А. Речная гидравлика. — Л.: Гидрометеорологическое издательство, 1969. — 416 с.