Co to jest formuła Manning?

Formuła Manninga to równanie opracowane przez Roberta Manninga w 1891 roku, które charakteryzuje przepływ wody zasilanej grawitacją w strumieniach i kanałach. Manning ustalił, że charakterystyki prędkości przepływu otwartych kanałów bieżącej wody zależą od kilku czynników. Obejmuje to nachylenie koryta strumienia, chropowatość ścian kanału lub brzegi strumienia oraz promień hydrauliczny kanału. Promień hydrauliczny oblicza się, dzieląc pole przekroju poprzecznego strumienia lub kanału przez jego zwilżony obwód i ściany kanału lub koryto strumienia i brzegi otwartego strumienia.

Hydrologowie wykorzystują formułę Manninga do określenia charakteru przepływu strumieni w warunkach normalnych i powodziowych. Można go również wykorzystać do określenia optymalnej wielkości i nachylenia sztucznego kanału, takiego jak akwedukt zaopatrzenia w wodę. Równanie Manninga nie odnosi się do zamkniętych rur lub systemów ciśnieniowych, po prostu dla strumieni wody lub kanałów otwartych na atmosferę.

Krytycznym elementem we wzorze Manninga jest wartość chropowatości ściany, znana jako współczynnik Gaucklera-Manninga. Liczba ta opiera się na złożonym zestawie czynników. Uwzględniono kształt kanału, specyficzną roślinność na tym obszarze i wielkość przepływu strumienia, podobnie jak pora roku.

Hydrologowie, którzy mogą nie być w stanie zbadać całego strumienia, mogą uzyskać dostęp do witryn referencyjnych w Internecie, pokazując współczynniki szorstkości dla różnych strumieni. Można je wymienić jako zdjęcia koryta strumienia lub brzegów. Badacz może obserwować strumień i porównać bank strumieni z fotograficznym zestawem odniesienia, aby określić współczynniki chropowatości równania.

Złożoność formuły Manninga zmienia się w przypadku strumieni, które są zalewane. Formułę Manninga należy uważać za szacunkową w najlepszych warunkach, zwłaszcza że naturalne koryta strumienia zmieniają charakter na bardzo krótkich odległościach. Dokładne obliczenie przepływu może być technicznie niemożliwe.

Pomiary przepływu strumienia można wykonać za pomocą skalibrowanego przelewu lub kanału przepływowego w celu pomiaru objętości wody w czasie. Jaz ma określony przekrój poprzeczny, który umożliwia przepływ wody nad nim dla każdej jednostki wysokości wody. Pomiary te można następnie wykorzystać do dokładnego dostrojenia zmiennych we wzorze Manninga w celu poprawy oszacowania. Wartość wzoru Manninga jest zwykle stosowana w sytuacjach, w których nie można zmierzyć przepływu strumienia, ze względu na złożoną dynamikę strumienia lub w przypadku trwającego zalewania.