明渠流量计算器

明渠水流具有暴露于大气压力下的自由水面，常见于河流、运河、路边沟、未满流涵洞和污水渠道。重力提供驱动力。曼宁公式是估算恒定均匀流最常用的经验关系之一。在国际单位制中，平均流速等于曼宁糙率系数的倒数乘以水力半径的三分之二次方，再乘以能量坡度的平方根。流量等于平均流速乘以过水面积。 本计算器采用矩形渠道模型。过水断面面积为底宽乘以水深。湿周为底宽加两倍水深，因为这些边界与水接触。水力半径等于面积除以湿周，并非简单的半水深，也不是真正的几何半径。渠道坡度以无量纲的高差与水平距离之比输入，因此百分之一的落差应输入 0.01。在均匀流假设下，用渠底坡度近似能量线坡度。 曼宁系数表示由表面材料、植被、不规则形状、线形、障碍物及其他条件造成的阻力。光滑抹面的混凝土系数较低，而有石块和灌木的天然河道取值较高。流速与该系数成反比，因此选择不切实际的偏小值会明显高估输水能力。公开参考范围有助于初步估算，但现场率定与工程判断仍很重要。季节性植被、泥沙、破损和水深变化都会改变有效糙率。 曼宁公式假设水流恒定、均匀、由重力驱动，且有足够长的棱柱形渠段。它不能描述闸门、堰、跌水、弯道、过渡段或水跃附近的急变流，也不检验假定水深是否为正常水深，或水流属于缓流还是急流。本工具适合过程清晰的估算、课堂练习、排水初步筛查及矩形设计方案比较。最终防洪、道路和公共安全设计应纳入实测几何形状、适当的设计暴雨与边界条件、安全超高、泥沙因素，并依据适用水力标准审查。