明渠水流的水力计算中糙率系数的确定,是水力学计算中长期以来一直未解决的难题。到目前为止对其变化规律及函数关系仍无定论。本文通过对混凝土壁面和三种不同粒径壁面人工加糙均匀流渠道进行试验,研究在不同流态、不同渠道壁面绝对粗糙度条件下,渠道糙率系数的变化情况,分析明渠水流流态和壁面绝对粗糙度与糙率系数之间的关系,并建立函数关系式。糙率值随流量变化规律与水流流态密切相关。缓流流态中两者成反比关系,急流流态中成正比关系。研究并发现,糙率值与壁面绝对粗糙度的关系成正比例。相同流量下,糙率值n随着弗汝德数Fr的逐渐增大不断增加,但增率不等。即当Fr<1时,糙率值n增加的较快;当Fr>1时,糙率n值增加较慢。不同壁面绝对粗糙度度Δ下,随着弗汝德数Fr增大,糙率值n的变化趋势是变化速率先增加后减小。当Fr<1.0时,糙率n值与弗汝德数Fr和壁面绝对粗糙度Δ都有关系,即n=f(Fr,Δ);当Fr>1.0时,糙率n值主要与壁面绝对粗糙度Δ有关,与弗汝德数Fr关系不大,即n=f(Δ)。相同底坡下,糙率值n与弗汝德数Fr的关系呈幂函数降曲线。糙率值n与平均水深h、雷诺数Re关系与流态有关。当Fr<1时,糙率值n分别与平均水深h、雷诺数Re成反比关系;当Fr>1时,糙率值n分别与平均水深h、雷诺数Re成正比关系。依据不同壁面绝对粗糙度Δ渠道试验数据绘制出n-Fr图,并通过拟合分析,得出了壁面绝对粗糙度Δ与糙率值n函数关系,并通过混凝土渠道试验数据进行验证。依据不同底坡i渠道试验数据绘制出n-Fr图,并通过拟合分析,得出了底坡i和糙率值n函数关系,并通过混凝土渠道试验数据进行验证。