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粗度係数とは?1分でわかる意味、単位、求め方、粗度係数の値と鋼、コンクリート

粗度係数(そどけいすう)とは、水路の壁・底面の粗さを表す値です。単位はm−1/3/sです。平均流速を求めるマニングの公式に用います。よって、粗度係数を求める場合は、マニングの公式を逆算すれば良いでしょう。また壁面材料の種類に応じて、粗度係数の値を採用することも可能です。


今回は粗度係数の意味、単位、求め方、粗度係数の値と鋼、コンクリートの関係について説明します。マニングの公式など下記が参考になります。

マニングの公式とは?1分でわかる意味、径深、粗度係数、勾配、平均流速の公式との関係

粗度係数とは?

粗度係数(そどけいすう)とは、水路の壁・底面の粗さを表す値です。粗度係数を表す記号としてnを使います。下記に粗度係数と粗さ、平均流速の関係を示しました。


粗度係数nが大きいほど ⇒ ざらざらしている。平均流速の値は小さく(遅く)なる

粗度係数nが小さいほど ⇒ つるつるしている。平均流速の値は大きく(早く)なる


よって材料の違いで粗度係数は変わります。例えば、塩化ビニル管の粗度係数は0.009〜0.012ですが、コンクリートのnは0.012〜0.018という値です。


粗度係数を用いて平均流速を求める式を、マニングの公式といいます。マニングの公式は下記が参考になります。

マニングの公式とは?1分でわかる意味、径深、粗度係数、勾配、平均流速の公式との関係

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粗度係数の単位

粗度係数の単位は


m−1/3/s

cm−1/3/s


です。後述する粗度係数の求め方を勉強すると理解できます。

粗度係数の求め方

粗度係数の求め方を下記に示します。


粗度係数求め方


nを粗度係数、Rは径深、Iは動水勾配です。マニングの公式、径深の詳細は下記が参考になります。

マニングの公式とは?1分でわかる意味、径深、粗度係数、勾配、平均流速の公式との関係

径深とは?1分でわかる意味、求め方、公式、単位、水深との違い

粗度係数の値と鋼、コンクリート

粗度係数の値を下表に示します(国土交通省より)。下表のように、水路に用いる材料に応じてnの値が変わります。


粗度係数

まとめ

今回は粗度係数について説明しました。意味が理解頂けたと思います。粗度係数は、水路の底・壁の粗さを表す値です。粗度係数の値が大きいほど、摩擦の大きな面です。粗度係数が小さければつるつるした表面で摩擦は少ないでしょう。粗度係数が大きいほど水路の平均流速は低下します。下記も併せて勉強しましょうね。

マニングの公式とは?1分でわかる意味、径深、粗度係数、勾配、平均流速の公式との関係

平均流速とは?1分でわかる意味、求め方、単位、流速との関係


参考URL

https://www.kkr.mlit.go.jp/plan/jigyousya/technical_information/consultant/binran/etsuran/qgl8vl0000005ecr-att/sekkei03_04.pdf

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