粗度係数のソースを表示

'''粗度係数'''（そどけいすう）とは、[[河川]]の水が[[河床]]や[[河岸]]などと触れる際の抵抗量を示した数値。人工[[水路]]よりも起伏、曲線、障害物([[水草]]、[[礫]]等)に富んだ[[自然河川]]の方が値は高くなる。

== 算出方法 ==
粗度係数''N'' は、[[マニング公式]]より求められ、次式で表される：
:<math>N = \frac{R^{2/3}I^{1/2}}{V}</math>

ここで、
* ''V'' は平均流速 [m/s]
* ''I'' は[[勾配]]
* ''R'' = ''A'' /''S''は径深 [m]
* ''A'' は流積 [m<sup>2</sup>]
* ''S'' は潤辺 [m]

== 特徴 ==
*実用公式
:[[摩擦損失係数]]が[[レイノルズ数]]や[[相対粗度]]（粗度高さと水深の比）の関数となり水理条件により変化するのに対して、マニングの粗度係数は広い水理条件のなかで変化が少ないことがわかっており、この点で実用的。
*定常流という前提
:マニングの公式は時間がたっても流量が変化しないという定常流が前提である。よって''N'' の値は常に変化する。
*次元
:粗度係数は[[無次元量]]ではなく、[長さ]{{sup-|1/3}}&times;[時間]の[[量の次元|次元]]を持っている。標準は長さに[[メートル]]（記号: m）、時間に[[秒]]（記号: s）の単位を使用する。
*抵抗係数の表示
:抵抗係数''f''' は水路材料が決まっていても一定値ではない。だが、粗度係数''N'' は水路材料の粗さのみに関して定まる一定値とみなしてよいことが明らかになっている。[[実験式#物理学における実験式|実験式]]という弱点はあるが、[[開水路]]に限ると''N'' を用いたほうが有益である。

== 概略値 ==
長さにm（メートル）、時間にs（秒）の単位を使用している。

; 閉管路［暗渠］
: 真鍮管　 0.009～0.013
: 鋳鉄管　 0.010～0.016
: 鉄鋼管   0.010～0.017
: 純セメント平滑管   0.011～0.013
: コンクリート管   0.011～0.016

; 人工水路
: 滑らかな木材　  0.010～0.014
: コンクリート巻き   0.011～0.020
: 切石モルタル積み   0.013～0.017
: 粗石モルタル積み   0.017～0.030
: 粗石空積み   0.023～0.035
: 土を開削した水路、直線等断面     0.014～0.025
: 土を開削した水路、蛇行不等断面   0.023～0.030
: 岩盤に開削した水路、滑らか   0.025～0.040
: 岩盤に開削した水路、粗い   0.035～0.050

; 自然河川
: 線形、断面とも規則正しい、水深大 0.025～0.033
: 線形、水路床が礫、草岸 0.030～0.040
: 蛇行していて、淵瀬あり 0.33～0.045
: 蛇行していて、水深が小さい 0.040～0.055
: 水草が多いもの 0.50～0.080

== 参考文献 ==
* {{Cite book|和書 |author = 土木学会編|coauthors = |title = 土木工学ハンドブック|year = |publisher = 技報堂出版|page = 494}}
* {{Cite book|和書 |author = 井上和也編|coauthors = |title = 図説わかる水理学|year = |publisher = 学芸出版社|page = 101}}
* {{Cite book|和書 |author = 椎貝博美|coauthors = |title = わかりやすい水の力学|year = |publisher = 鹿島出版会|page = 27}}
* {{Cite book|和書 |author = 吉岡幸男|coauthors = |title = 図解　土木講座　水理学の基礎第二版|year = |publisher = 技報堂出版|page = 40}}
* {{Cite book|和書 |author = 日野幹夫|coauthors = |title = 明解水理学|year = |publisher = 丸善|page = 150}}

== 関連項目 ==
* [[水理学]]

{{DEFAULTSORT:そとけいすう}}
[[Category:水理学]]
[[Category:大気拡散モデリング]]