灌区明渠糙率及其计算方法

卫小丽，章少辉，2，白美健，2

（1.中国水利水电科学研究院，北京100038；2.流域水循环模拟与调控国家重点实验室，北京100038）

0 引 言

灌区用水过程的重要载体是明渠，其主要物理参数是糙率[1]。明渠糙率的物理意义是各类因素对水流运动阻力的定量表征[2]。对灌区明渠水流而言，在均匀流、恒定非均匀流、甚至完全非恒定流态下，如何计算获取准确的糙率值，是合理设计输配水及排水工程、开展灌区水动力多过程模拟仿真工作、提升灌区整体用水质量、实现灌区智慧化管理的重要前提。

明渠糙率取值应区分两种典型工况，一是工程设计阶段的糙率，即设计工况取值，二是工程实际运行时的糙率，即实际工况取值。这两类糙率取值，事实上都是基于实测数据计算得到，因为糙率本身并不是一个物理可观测量[3]。对设计工况值而言，由于没有对应的实际工程数据可观测，故只能借助已有公式、采用类似物理条件的实验室装置或其他类似状况的原型工程实测值来反向计算糙率值。而实际工况下的流态具有显著的复杂多样性，难以严格达到糙率定义满足的均匀或拟均匀流态，故实际工况的糙率在空间平均的基础上，应是一个时均流态值[4]，这与热力学中均衡和非均衡系统之间的关系类似[5]。由此，导致了不同工况下丰富多彩的糙率计算方法。

本文在回顾糙率的定量表征发展史基础上，阐明了糙率的影响要素，总结了糙率计算的主要方法及其优缺点，讨论了在当前各类技术快速发展的背景下糙率计算方法的发展趋势，以期为实际工作中获得更加合理准确的糙率值提供一些扩展思路。……