n是
糙率,是综合反映管渠壁面粗糙情况对水流影响的一个系数。其值一般由
实验数据测得,使用时可查表选用。
扩展阅读网址中有一些很有用的
n值可供选择:
Rh是水力半径,是流体
截面积与湿周长的比值,湿周长指流体与明渠断面接触的周长,不包括与空气接触的周长部分;
曼宁公式作为
经验公式有其本身的局限性;二是曼宁公式的计算中,用平均水深代替
水力半径有其必须满足的条件。
一、 曼宁公式的局限性 根据谢才公式可知,
谢才系数C在
重力加速度为
定值的情况下,谢才公式实际上与
沿程水头损失计算的通用公式一致,C仅仅受沿程阻力系数的影响。其
表达式为 根据沿程阻力系数的定义可知,沿程阻力系数是
雷诺数和
壁面相对粗糙度的函数,在尼古拉兹对不同区:光滑区,过渡粗糙区,粗糙区有不同的
计算公式。
在曼宁公式中我们仅能看到渠道壁面对谢才系数的影响,忽略了雷诺数的影响。这是因为在提出经验公式的过程中,大都在
阻力平方区进行的试验,根据尼古拉兹试验结果可知,在阻力平方区即
紊流粗糙管区沿程阻力系数与雷诺数无关,只与壁面的
相对粗糙度有关。
在天然河道中,我们认为在满足一定条件时,可以当做
明渠均匀流来进行
流量计算。在一次洪水过程中,随着水流的流速和
过水断面水力半径的增大,
雷诺数及相对粗糙度都会发生变化。若雷诺数的
变化幅度小于相对粗糙度的变化幅度(雷诺数在“尼古拉兹实验”的分区图上增大的幅度小于相对粗糙度在图中的减小的幅度,会使得沿程阻力系数的
连续曲线的一部分跨过
阻力平方区进入
紊流过渡区),使得沿程阻力系数落在粗糙管区之外,进而造成用
曼宁公式计算谢才系数的误差增大。故
明渠非恒定流中,在一个较短的时间段内,近似的认为其符合
明渠稳定流条件应用曼宁--
谢才公式计算流量,还应注意其沿程阻力系数是否在阻力平方区。 另必须要指出的是,在水利水电
工程项目的实际计算中,曼宁公式中的值的选取必须慎重,较小的误差会造成较大的影响。