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計算明渠和管道均勻流平均流速或沿程水頭損失的主要公式。它是1769年由法國工程師A.de謝才提出的。其形式為:
[474-02] (1)式中為斷面平均流速(m/s);[474-03]為水力半徑(m),為過水斷面面積,為水流與固體邊界接觸部分的周長,稱為濕周(見圖[過水斷面和濕周]);=/為水力坡度,為流段內的沿程水頭損失,對于明渠恒定均勻流,=(為明渠底坡);為謝才系數(shù)(m/s)。謝才公式的另一形式為:
[474-04] (2)與沿程摩阻系數(shù)(見水頭損失)的關系為[474-05](為重力加速度)。
許多學者對值進行研究,得到一系列經(jīng)驗公式。其中zui為簡便而應用廣泛的是曼寧公式:
[474-06] (3)式中為反映壁面粗糙對水流影響的系數(shù),稱為粗糙系數(shù)或糙率。
資料較豐富且考慮 的指數(shù)為變量的計算式有巴甫洛夫斯基公式:
[474-07] (4)式中[474-08] (5)在近似計算中,當[89-04]1.0m時,[474-09];[89-03]1.0m時,[474-10]。式(4)的適用范圍為 0.1m ≤ ≤3.0m,0.011≤≤0.04。式(3)至式(5)中,水力半徑以計。
對于一般管道和人工渠道,糙率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,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。值應經(jīng)實測確定。將式(3)代入式(1)可得:
[474-11] (6)對于均勻流,測出某*段的、、值,即可確定該流段的值。對于緩變非均勻流,值可用流段的的平均值來確定。如無實測資料,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,=0.009~0.033;對于無護面的渠道及天然河道,=0.0200.200。值選擇是否恰當對計算成果影響甚大,必須慎重。
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