水力与管道

Manning 公式管流计算器

Manning 公式用于确定重力流雨水管、涵管管身和污水管的尺寸。输入管径、坡度和 Manning n 值,即可得到满管过流能力和流速。

全满流面积  ft²
满流水力半径  ft
满管过流能力  cfs
满流流速  ft/s
满管过流能力  gpm

公式

美制单位下的 Manning 公式:Q = (1.49/n) × A × R^(2/3) × S^(1/2),其中 Q 以 cfs 计,A 以 ft² 计,R = A/P 以 ft 计,S 以 ft/ft 计。对于满管圆管,A = πD²/4,R = D/4。流速 V = Q/A。

计算示例

一根 18 in 混凝土管(n = 0.013),坡度 0.5%:A = 1.767 ft²,R = 0.375 ft,R^(2/3) = 0.520,√0.005 = 0.0707。Q = (1.49 ÷ 0.013) × 1.767 × 0.520 × 0.0707 = 7.45 cfs。V = 7.45 ÷ 1.767 = 4.21 ft/s。

假设条件与适用范围

  • 稳定、均匀的重力流,管道刚好满流(无超载)。
  • 部分满流的管道过流量较小(但在约 93% 管深时,流量会略超过满管过流能力)。
  • 典型曼宁n值:混凝土和光滑塑料为0.012 至0.013,波纹金属为0.024。

常见问题

我应该使用多大的曼宁糙率系数 n?

FHWA HDS-5 和 HEC-22 给出的混凝土管糙率约为 0.012 至 0.013,光面塑料管根据其状况为 0.009 至 0.015,2-2/3 in × 1/2 in 波纹金属管约为 0.022 至 0.027。地方机构通常会规定设计取值。

污水管的最小流速是多少?

卫生污水管通常按满流时至少2 ft/s设计,以防止固体物沉积(Ten States Standards)。雨水管通常以至少2.5至3 ft/s为目标。

方程中为什么有 1.49?

它将 SI 形式(系数 1.0)换算为美制单位:1.49 约等于 3.2808(英尺每米)的立方根,即 3.2808^(1/3) = 1.486。

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