曼宁公式明渠流量测量的流量计算器
介绍
曼宁方程可以用于各种各样的明渠流量计算自然渠道,像河流,河流和运河。参数如河量、水流流速可以相关斜率和大小和形状和粗糙度特征的自然通道。自然流动的通道,不过,斜率和底部通道大小、形状和粗糙度不太明确定义和变量比人为明渠水流。
明渠均匀流的意义以及细节的曼宁方程和参数方程提出了在本系列的第一篇文章,明渠流基本我:曼宁公式和均匀流在这里,所以他们不会重复。
自然明渠均匀流
必须有统一的明渠流自然通道(河流、小溪等)为了使用曼宁方程。斜坡底部,横截面大小、形状和粗糙度特征的自然通道必须
至少约常数。河道特性通常不统一在一个扩展的长度,但是一个特定部分(称为达到)河道可能合理的斜率不变,大小,等等。如果是这样的话,那么水流深度和流速也会不断的通道,和曼宁公式[Q = (1.49 / n) (a) (RH2/3) (S1/2)]可用于水流计算涉及河道流量,问;流的横截面积;水力半径、RH;通道底坡,年代;n。关系,曼宁粗糙系数V = Q / A可以用来计算平均流速。
曼宁粗糙系数值自然通道
曼宁粗糙系数,n,明渠流的一个重要参数与曼宁公式计算。n的值会影响变量如河量(水流速)和流速。可以获得相当精确的值n对于大多数人为开放渠道,但获得好的曼宁粗糙系数的值达到自然通道有点更大的挑战,因为更大的可变性的底部和侧表面的性质的天然河道。表与n的值对自然通道可用在许多教科书和手册和在互联网上。本节中的表从国家机构就是一个例子。这是一个表的一部分从印第安纳州运输部设计手册。互联网引用在本文末尾的参考资料部分。
计算例子
问题陈述:的平原上的一个流的到达被描述为清洁和绕组池和一些杂草。这个达到相当恒定的斜率为0.0002。流的流量可以近似为一个梯形截面底部宽度等于5英尺和边坡水平的:绿色= 3:1。用曼宁公式估计最大和最小值n明渠流的流河量的范围和水流速度为3英尺水深可以预料到的。
解决方案:正如上面给出:底宽,b = 5英尺;通道底坡,S = 0.0003;边坡,z = 3;和流动深度,y = 3英尺。从表中在前一节中,对“流在平原,绕组与一些池或浅滩和一些杂草或岩石的,0.050 n的最大期望值,最低是0.35。本系列的第二篇文章中,“计算明渠流的水力半径水力半径给出了方程的一个梯形渠道如下:
RH = (+ zy2) / (b + 2 y (1 + z2) 1/2)。
用已知值为:RH =[(5)(3) + 3(3) 2] /[5 +(2)(3)(1 + 32) 1/2) = 1.75英尺。
此外,梯形面积是由+ zy2 = = (5) (3) + 3 (32) = 42 ft2。
值现在可以替换成曼宁方程[Q = (1.49 / n) (RH2/3) S1/2]给:
最低n (0.035): Qmax = (1.49/0.035) (42) (1.752 / 3) (0.00031 / 2) =45.0慢性疲劳综合症
最大的n (0.050): Qmin = (1.49/0.050) (69) (2.882 / 3) (0.00031 / 2) =31.5慢性疲劳综合症
使用V = Q / A: Vmax = 45.0/42 =1.08英尺/秒;Vmin = 31.5/42 =0.750英尺/秒
参考和图像信用
印第安纳州运输部设计手册:https://www.in.gov/dot/div/contracts/standards/dm/english/Part4/ECh30/ch30.htm
河图片:https://www.epa.gov/bioindicators/html/photos_rivers.html
这篇文章是系列的一部分:明渠均匀流和曼宁方程
曼宁方程广泛用于明渠均匀流计算与自然或人为通道。曼宁公式用于相关参数如河量和水流速水力半径,和开放渠道边坡,大小,形状,和曼宁糙率。
