2 修正垂直分割方法

先考虑图1和图2的复式断面河道，在漫滩后主槽流速基本不随漫滩水深增加而变化。将表1中的主槽湿周改为B_m+2H_m，即假设边滩水流对主槽水流的阻力与主槽相同，计算得到的主槽平均流速仍随水深的增加而增加，说明河滩上水流对主槽水流的反向拖曵作用远大于主槽的固体边界。为使垂直分割法更切合实际，必须充分考虑滩槽间水流的相互作用。若考虑用适当增大主槽滩槽边界段糙率的方法，糙率不易准确选定。本文建议的方法为：将主槽滩槽边界段上湿周适当加大，用等效湿周来代替河滩水流对主槽的作用。众所周知，明渠均匀流常用谢才-曼宁公式计算：

式中：V_m为主槽的平均流速；R_m和J分别为主槽断面的水力半径和水面比降；H_m为主槽水深。

如复式断面河道漫滩后，水深再增加时主槽平均流速保持不变，由式（2）可得

设过水断面已概化为由三个矩形组成的对称过水断面［图3（b）］，主槽侧滩面以下的水深为h₀，滩上水深为h。假设主槽的等效湿周为B_m+2（h₀+ξh），其中ξ为待定系数，则有

代入式（3）得

由式（5）可见，若ξ=1，相当于原始的滩槽垂直分割法，把滩槽边界阻力等同于主槽的边界阻力，由式（5）可知此时dR_m/dH_m>0。由此可判计算的漫滩后主槽平均流速仍会随着水深的增加而增加，与图1、图2和图4等试验和实测结果不符。由式（5）令dR_m/dH_m=0得

即需加大的等效湿周与主槽滩面以下的断面特征有关，用它来计算主槽漫滩后的流速满足式（3），也基本符合图1所示的试验和现场水文测验的成果。不同B_m/h₀对应的ξ值见表2。由表2可见，漫滩后主槽在与河滩分界处的糙率可能数倍于主槽的边界糙率。

表2 B_m/h₀和ξ值的关系

从图2可见，由于主槽水流对边滩的水流有了强烈的拖曵力，边滩的平均流速大于按垂直切割方法计算的平均流速。可假设主槽的拖曵力在边界的一定范围内抵消了滩面的边界阻力。设单侧边滩的宽度为B_f，当滩面较宽时，仍可用等效边界h+B_f-ηξh=B_f-（ηξ-1）h来考虑这种效应，即近似设边滩水力半径为

式中：η为待定参数，在缺乏试验资料而滩面又足够宽时，建议在初步计算中可暂选η=1。

如果漫滩后主槽流速先降低然后再缓慢增加（图4），这种现象往往是发生在滩面糙率超过主槽糙率甚多，漫滩后滩地水流对主槽水流产生异常强的拖曳力的情况。虽然可假设式（5）的右边不为零，而是等于一变量h的二次函数δ，函数δ除与主槽宽深比B_m/h₀有关外，还与B_m/h和滩槽糙率比有关，其形式不易确定且计算较烦琐，似乎已失既具一定精度又较简捷的实用意义，笔者建议，仍概化为图3所示的模型，用式（4）～式（7）进行近似计算。