開水路(マニング式)流速・流量計算

マニング式(等流近似)で、開水路の流速 V と流量 Q を概算します。目標流量から水深 y / 勾配 S の逆算にも対応します。

※このツールは教育・概算用途です。実施設計・安全判断・法規適合の確認には利用できません。

※S はエネルギー勾配です。本ツールでは河床勾配 ≒ S の近似を用います。

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例題プリセット

選択すると入力が埋まり、結果が即時更新されます。

入力

順方向(V,Qを計算)

結果

流量 Q [m³/s]
流速 V [m/s]
径深 R [m]
フルード数 Fr [-]
断面積 A [m²]
潤辺 P [m]
径深 R [m]
水理水深 Dm=A/T [m]
フルード数 Fr [-]
流況
推定水深 y [m]
反復情報

断面図(概形)

入力値に応じて断面形状を表示します。

グラフ

有効な入力でグラフを表示します。

計算式と手順

R = A / P V = (1/n) × R^(2/3) × S^(1/2) Q = A × V

矩形、台形、円形(部分充満)の各断面について、流水断面積 A、潤辺 P、水面幅 T を計算します。水深はブラケット付き二分法、勾配は解析式で逆算します。

満流水深境界 y=D では、Manning式から Q と V を求められますが、水理水深と自由水面に対するフルード数は定義できません。

FAQ

フルード数 Fr は何を示しますか?

Fr は慣性力と重力の影響を比較する無次元数です。Fr<1 は常流、Fr≈1 は限界流、Fr>1 は射流を示します。

勾配 S は何を意味しますか?

Manning式の S はエネルギー勾配です。この教育用の概算では、等流を仮定して水路床勾配を近似値として用います。

Manning粗度係数 n はどれを使えばよいですか?

水路の材料、植生、凹凸、線形、維持状態に合う技術資料から選んでください。プリセットは参考例であり、設計値ではありません。

円形断面の結果を圧力管に使えますか?

使えません。この計算機は自由水面を持つ開水路流れを対象とし、満管の圧力流れは扱いません。

円形断面で1つの流量に2つの水深が出るのはなぜですか?

円形断面のManning流量は満流になる前に最大となり、その後 y=D に向けてわずかに減少します。満流水深時の流量と最大流量の間では、同じ目標 Q に浅い解と深い解があります。本計算では浅い解を採用し、深い側の代替解も表示します。

コメント

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