開水路マニング式
開水路マニング式は、川や水路のように水面が空気に触れて流れる開水路で、平均流速を粗度係数 n、径深 R、勾配 I から求める式です。v=(1/n)R^(2/3)I^(1/2) で流速を出し、流量 Q は A×v で求めます。
4 枚の画像で解説
セクション別の図解
長方形の開水路を斜め上から見た図に、流速 v、流積 A、勾配 I、粗度係数 n が同時に配置されています。
開水路マニング式は、水面が大気に開いている水路の平均流速 v を求める式です。粗度係数 n は水路のざらつき、径深 R は流れやすさを表す深さの目安、勾配 I は水面や水路底の傾きです。式で流速を出し、流積 A を掛けると流量 Q が求められます。
左に滑らかなコンクリート水路、右に草や石の多い自然河川が置かれ、n の大小と流速の差が比べられています。
粗度係数 n は、水が流れるときの抵抗の大きさです。開水路マニング式では n が分母にあるため、n が大きいほど平均流速 v は小さくなります。つるつるしたすべり台は速く進み、ざらざらした道は進みにくいのと似ています。水路の材料や草の繁茂で値が変わります。
[流量原理] 開水路マニング式は、粗度、径深、勾配から平均流速を求めます。求めた流速に流れている断面積を掛けることで、水路を通る流量を把握できます。
粗度係数 n、径深 R、勾配 I から平均流速 v へ矢印が集まり、最後に流量 Q へつながる流れです。
開水路マニング式の関係は、抵抗、断面の流れやすさ、傾きの 3 つで速さが決まると読むと整理できます。n が大きいと遅くなり、R が大きいと水の通り道が広くなって速くなり、I が大きいと坂を下るように速くなります。最後に Q=A×v で水量へつなげます。
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