Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
2.4 Определение коэффициента Шези для открытых потоков
В технической литературе приводятся десятки расчетных зависимостей для определения коэффициента Шези. Из многочисленных формул наибольшее применение находят следующие [5,6,11].
Формула Н.Н. Павловского
(2.16)
где R – гидравлический радиус;
n – коэффициент шероховатости, характеризующий состояние поверхности русла, материал облицовки крепления ложа русла.
Значения коэффициента шероховатости n приведены в литературе [6].
Показатель степени определяется по формуле
(2.17)
Эта формула рекомендуется для значений R < (3 
5) м.
Применение формулы Н.Н. Павловского при больших гидравлических радиусах и других значениях коэффициентов шероховатости в гидравлических расчетах речных русел приводит к грубым ошибкам.
Г.В. Железняков для определения коэффициента Шези рекомендует [4]
(2.18)
Достоинство формулы (2.18) состоит в том, что она может применяться при любых значениях n и R . Для речных потоков R = h.
Р. А. Шестакова для определения коэффициента Шези предлагает ряд формул [8].
Для пойменных участков рек с продольными уклонами поверхности воды I = 0,0002 
0,0055, hcp > 3 м и шириной русла в паводок или половодье В > 100 м
(2.19)
Для малых рек при I = 0,0002 0,0005, hcp > 1 м, В ≤ 100 м
(2.20)
Для малых горных рек с галечно–валунным руслом при I = 0,002 
0,011, В ≤ 50м
(2.21)
В этих формулах гидравлический уклон принят равным уклону поверхности воды.
Недостаток этих формул в том, что в них не введена в явном виде средняя глубина потока, от значения которой зависит коэффициент Шези.
Формула Базена
(2.22)
Формула Маннинга
(2.23)
Формула Гангилье–Куттера
(2.24)
Формула Бахматьева
(2.25)
Значение коэффициентов шероховатости n, n' приводятся в литературе [6,7,12,15].
Выше приведенные формулы приемлемы для каналов с однородной шероховатостью. На практике довольно часто встречаются русла (каналы) с неоднородной шероховатостью по периметру (рисунок 2.4). Русло может иметь неоднородную шероховатость при наличии ледяного покрова, при устройстве откосов канала из бетонной одежды, а дно может быть грунтовым при строительстве дноуглубительных прорезей и расчисток каменистых участков реки и порогов.
Рисунок 2.4 Сечения каналов с неоднородной шероховатостью
В случае неоднородной шероховатости коэффициент Шези определяют по формулам (2.16), (2.22 – 2.25) с введением в них, так называемого, приведенного коэффициента шероховатости. nпр с до статочной для практики точностью величину nпр можно вычислить по формуле Н.Н. Павловского [5]
(2.26)
где χ – смоченные периметры русла с соответствующей поверхностью;
n – коэффициенты шероховатости для соответствующих частей русла.