水理と配管
マニングの式 管路流量計算ツール
マニングの式は、雨水管、暗渠本体、重力流の汚水管の断面を決定するために用いられます。管径、勾配、マニングの n を入力すると、満管時の通水能力と流速が求められます。
計算式
米国慣用単位におけるマニングの式：Q = (1.49/n) × A × R^(2/3) × S^(1/2) です。Q は cfs、A は ft²、R = A/P（径深、ft）、S は ft/ft です。満管の円形管では A = πD²/4、R = D/4 です。流速 V = Q/A です。
計算例
勾配 0.5% の直径 18 in のコンクリート管（n = 0.013）の場合：A = 1.767 ft²、R = 0.375 ft、R^(2/3) = 0.520、√0.005 = 0.0707 です。Q = (1.49 ÷ 0.013) × 1.767 × 0.520 × 0.0707 = 7.45 cfs です。V = 7.45 ÷ 1.767 = 4.21 ft/s です。
前提条件と制限
- 管がちょうど満水で、サーチャージのない、定常かつ均一な自然流下の状態。
- 部分的に満たされた管は、流量が少なくなります（93% の深さ付近では、流量がわずかに満管時の能力を上回る場合を除く）。
- 一般的なn値：コンクリートと滑らかなプラスチックは0.012 から0.013 、波形の金属は0.024 です。
よくある質問
マニングのn値は、どの値を使うべきですか？
FHWA HDS-5 と HEC-22 では、コンクリート管に対して約 0.012〜0.013、状態に応じて平滑壁のプラスチック管に対して 0.009〜0.015、2-2/3 in × 1/2 in の波付き金属管に対して約 0.022〜0.027 を挙げています。地元の機関は、設計値を定めていることがよくあります。
下水管の最小流速はいくらですか？
衛生下水管は、満管時に固形物が沈殿しないよう、少なくとも2 ft/sの流速で設計されるのが一般的です（Ten States Standards）。雨水管は通常、少なくとも2.5から3 ft/sを目標とします。
式に 1.49 が含まれているのはなぜですか？
SI 形式（係数 1.0）を米国慣用単位に換算します。1.49 は、おおよそ 3.2808（フィート/メートル）の立方根に相当します。3.2808^(1/3) = 1.486 です。