預設範例
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輸入
正向(計算V、Q)
底部寬度 b [米]
邊坡 zH:1V(水平:垂直)
內徑 D [米]
水深 y [米]
粗糙度系數n(曼寧)
坡度 S [-]
目標流量 Q [m³/s]
結果
流量 Q [m³/s]
—
流速 V [米/秒]
—
直徑深度 R [m]
—
弗劳德數 Fr [-]
—
| 橫截面積 A [m²] | — |
|---|---|
| 濕周 P [m] | — |
| 水力半徑 R [m] | — |
| 水力深度 Dm=A/T [m] | — |
| 弗劳德數 Fr [-] | — |
| 流態 | — |
| 估算水深 y [m] | — |
| 重複資訊 | — |
剖面圖(轮廓)
根據輸入值顯示橫截面形狀。
圖
顯示具有有效輸入的圖表。
計算公式及程序
R = A / P
V = (1/n) × R^(2/3) × S^(1/2)
Q = A × V
針對矩形、梯形及圓形(部分充滿)截面計算過水截面積 A、濕周 P 及水面寬 T。水深使用帶區間的二分法反算,坡度使用解析式反算。
在滿流水深邊界 y=D,可依Manning公式計算 Q 與 V,但無法定義水力深度及自由水面的弗勞德數。
常見問題
弗勞德數 Fr 表示什麼?
Fr 用來比較慣性力與重力的影響。Fr<1 為亞臨界流,Fr≈1 為臨界流,Fr>1 為超臨界流。
坡度 S 表示什麼?
Manning公式中的 S 是能量坡度。本工具用於教學估算,在假設均勻流時以渠底坡度近似。
應選擇哪個Manning粗糙度係數 n?
應依渠道材料、植被、凹凸程度、線形與維護狀況,從適用的技術資料中選擇。預設值僅為參考範例,不是設計值。
圓形截面的結果可用於壓力管嗎?
不可以。本計算器模擬具有自由水面的明渠流動,不模擬滿管壓力流。
為什麼圓形截面的同一流量可能對應兩個水深?
圓形截面的Manning流量會在完全充滿前達到最大值,之後朝 y=D 略為下降。當目標 Q 位於滿流水深時的流量與最大流量之間時,會有一個較淺解與一個較深解。本計算採用較淺解,並顯示較深的替代解。
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