糙率是河道对水流阻力大小的描述。文中系统地总结了推求糙率的各种常用方法，分析了糙率沿河道横断面分布的非统一性。采用横断面各个垂线能坡相同的假定原理，利用谢才一曼宁公式，推导出r断面糙率再分酣函数。通过点绘多条河流不同河型的不同断面形态的实测水文资料，建立了可应用于平面二维水流数值模拟中阻力沿河宽分布的经验公式，将得到的断面糙率再分配函数应用到对应的河段的平面二维流场数值计算中，计算结果与实测结果吻合良好，解决了计算流速与天然实测流速断面分布不一致的问题，提高了水流二维数值模拟的精度。
### 河道二维数值模拟糙率横向分布研究
#### 关键知识点概述
本文献主要研究了河道中糙率在横断面上的分布规律及其在二维水流数值模拟中的应用。糙率是描述水流阻力大小的重要参数，对于准确模拟水流状态至关重要。文献中详细探讨了糙率的计算方法、其在横断面上的分布特性，并提出了一个改进的糙率分布模型，以提高二维水流模拟的精度。
#### 1. 糙率的概念及意义
- **定义**：糙率是指表征流体流动时与边界接触所产生的摩擦力大小的系数，反映了边界条件对流体流动的影响程度。
- **重要性**：在水利工程、航道设计等领域，精确估算糙率对于预测水流速度分布、评估河床冲刷情况等具有重要意义。
#### 2. 糙率计算方法综述
文献中提到了几种常用的糙率估算方法：
- **经验公式法**：根据大量的现场观测数据总结出来的经验公式。
- **理论计算法**：基于流体力学原理，如谢才-曼宁公式，进行理论推导得到的计算公式。
- **数值模拟法**：通过建立数学模型，使用计算机软件进行仿真模拟的方法。
#### 3. 糙率横向分布的非统一性分析
- **非均匀分布特性**：糙率在横断面上的分布通常不是均匀的，这与河床地形、水流条件等因素有关。
- **影响因素**：包括但不限于河床材料类型（如砾石、砂土）、河床形状（如弯曲度）、水流速度等。
- **研究方法**：通过对实际河流的测量数据分析，发现糙率在横断面上存在明显的非均匀分布现象。
#### 4. 断面糙率再分配函数的推导
- **原理**：假设横断面上各垂线的能量坡度相同，利用谢才-曼宁公式进行推导。
- **公式**：\[ n(x) = n_0 \left( \frac{h(x)}{\bar{h}} \right)^{-\frac{1}{m}} \]
其中，\( n(x) \) 是横坐标为 \( x \) 处的糙率，\( n_0 \) 是平均糙率，\( h(x) \) 是该点的水深，\( \bar{h} \) 是平均水深，\( m \) 是能量指数。
- **意义**：该公式可以更准确地反映糙率在横断面上的变化规律。
#### 5. 实验验证与应用
- **数据来源**：通过对多条不同类型的河流进行实地测量，收集了大量的水文数据。
- **结果对比**：将提出的糙率再分配函数应用于平面二维水流数值模拟中，与实测结果进行比较。
- **改进效果**：结果显示，使用新模型后，计算得到的流速分布与实际观测结果更为接近，显著提高了二维水流模拟的精度。
#### 结论
本文献提出了一种新的糙率横向分布模型，并成功应用于河道二维数值模拟中，有效解决了计算流速与实测流速之间的差异问题，为提高水流模拟的准确性提供了一种有效的解决方案。此外，该研究成果对于理解河流水流动力学特性、改善水利工程设计等方面也具有重要的参考价值。
