Определение коэффициента Шези

Основной формулой для равномерного движения воды в каналах и естественных руслах является формула Шези:

. (7.3)

где - коэффициент Шези, или «скоростной множитель», м^{0, 5}/сек. Коэффициент Шези играет в практических расчетах важную роль и поэтому должен определяться возможно точнее. Величина коэффициента С зависит от шероховатости стенок и дна русла, от геометрической формы и размеров поперечного сечения русла и определяется по эмпирическим формулам, предложенным различными авторами на основе опытных данных.

В 1925 году Н.Н. Павловским была предложена формула:

(7.4)

где ;

- коэффициент шероховатости, зависящий от поверхности стенок русла.

Показатель степени зависит от коэффициента шероховатости и гидравлического радиуса. Формула (7.4) дает хорошие результаты при значениях = 0, 1÷ 3м и при значениях = 0, 011÷ 0, 04. Для практических целей обычно применяется одна из следующих упрощенных форм выражения:

при м

при м.

В.Н. Гончаров для определения C предложил специальную классификацию русел, в зависимости от , и связь между коэффициентом шероховатости и средними величинами выступов шероховатости .

. (7.5)

В 1949 году И.И.Агроскин вывел следующую формулу:

. (7.6)

В 1965 году И.И. Агроскин и Д.В.Штеренлихт уточнили формулу (7.6) и предложили ее в виде:

. (7.7)

Г.В. Железняков представил зависимость (7.7) более подробно в следующем виде:

.(7.8)

Формула (7.8) справедлива в большом диапазоне глубин потока и коэффициентов шероховатости. Из-за сложного вида формулы по ней составлена таблица, которой пользуются в гидрологических и гидравлических расчетах.

В результате анализа натурных данных для каналов с гидравлическим радиусом R=2¸ 20м, Д.В. Штеренлихтом была предложена уточненная формула для коэффициента Шези:

. (7.9)

Поскольку формулы для коэффициента Шези зависят от гидравлического радиуса, то проще всего объединить эти два параметра, и формулу Шези для определения расхода представить в виде:

, (7.10)

где - модуль расхода или расходная характеристика потока, , физический смысл которой - расход потока при гидравлическом уклоне, равном единице.

В настоящее время применяются одночленные степенные формулы для определения коэффициентов и . Так как коэффициенты и размерные, то, вычисляя их, следует пользоваться метровыми мерами, для которых составлены все формулы, а также таблицы для определения коэффициента шероховатости .

Наиболее точной формулой, основанной на большом количестве опытных материалов, явяется формула Павловского (7.4), частный вид которой:

(7.11)