粗度係数
粗度係数は、水路や川底の表面の粗さ(ざらつき)を表す値で、マニングの式に使われます。値が大きいほど水が流れにくく流速が遅くなり、コンクリート水路は小さく、草の多い自然の川では大きくなります。
セクション別の図解
水路の表面状態に応じた粗度係数を選び、マニングの式で流速や流量を計算して水路を設計する様子が示されています。
粗度係数は、水路の流速や流量を計算するのに使われます。マニングの式に、断面の形(径深)・勾配(動水勾配)とあわせて粗度係数を入れると、流速が求まり、流量を計算できます。水路を設計するときは、コンクリートか土か、草が生えるかなど、表面の状態に応じた粗度係数を選びます。川の流れを評価したり、必要な水路の大きさを決めたりするときの、基本となる値です。
なめらかなコンクリート(粗度係数小)、土の水路(中)、草や石の多い川(大)が、表面の粗さと値の大小で対比されています。
粗度係数は、水路の表面の状態によって大きさがちがいます。コンクリートでなめらかに仕上げた水路は、水との摩擦が小さく、粗度係数が小さくなります。土の水路はその中間で、草が生えていたり石がごろごろした自然の川は、摩擦が大きく粗度係数が大きくなります。同じ勾配・断面でも、粗度係数が小さいほど水は速く流れ、大きいほど遅くなります。
ざらついた水路の表面が流れに摩擦をかけて遅くし、なめらかな表面では摩擦が小さく速く流れる様子が示されています。
粗度係数が流速を左右するのは、表面の摩擦が流れを妨げるからです。水が水路の表面に触れて流れるとき、表面がざらついているほど摩擦が大きくなり、流れがじゃまされて遅くなります。マニングの式では、流速は粗度係数nが大きいほど遅くなる関係になっています。つまり、粗度係数は「水路の流れにくさ」を表し、流れの速さや流量の計算に欠かせない値です。
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