明渠流量計算器

明渠水流具有暴露於大氣壓力下的自由水面，常見於河川、運河、路側溝、未滿流涵洞與污水渠道。重力提供驅動力。曼寧公式是估算穩定均勻流最常用的經驗關係之一。在國際單位制中，平均流速等於曼寧粗糙係數的倒數，乘以水力半徑的三分之二次方，再乘以能量坡度的平方根。流量等於平均流速乘以通水面積。 本計算器採用矩形渠道模型。通水斷面積為底寬乘以水深。潤周為底寬加兩倍水深，因為這些邊界與水接觸。水力半徑等於面積除以潤周，不是簡單的半水深，也不是實際幾何半徑。渠道坡度以無因次的高差與水平距離之比輸入，因此百分之一的落差應輸入 0.01。在均勻流假設下，以渠底坡度近似能量線坡度。 曼寧係數代表表面材料、植被、不規則形狀、線形、障礙物與其他條件造成的阻力。表面平滑的混凝土可採較低係數，而有石塊與灌木的天然溪流取值較高。流速與係數成反比，因此採用不切實際的偏小值會明顯高估通水能力。公開參考範圍有助初步估算，但現場率定與工程判斷很重要。季節性植被、泥沙、損壞與水深變化都會改變有效粗糙度。 曼寧公式假設水流穩定、均勻、由重力驅動，且有足夠長的等斷面渠段。它無法描述閘門、堰、跌水、彎道、過渡段或水躍附近的急變流，也不檢驗假定水深是否為正常水深，或水流屬於亞臨界或超臨界。本工具適合計算過程清楚的估算、課堂練習、排水初步評估與矩形方案比較。最終防洪、道路與公共安全設計應納入實測幾何、適當的設計暴雨及邊界條件、出水高、泥沙考量，並依適用水力標準審查。