如何使用明渠流计算器
明渠流计算器基于曼宁公式，支持矩形、梯形和圆形断面的均匀流设计与校核。
- 选择断面形状 — 矩形（渠道、涵洞）、梯形（土渠）或圆形（部分满流排水管）。
- 输入几何参数 — 矩形：底宽 b 和水深 y；梯形：底宽 b、水深 y 和边坡系数 z；圆形：管径 D 和充满度 y/D。
- 输入坡降 S — 以 m/m 或 % 输入渠底纵坡，如 0.001 代表 1‰。
- 选择糙率 n — 从下拉菜单选取混凝土、土渠、砌石等常用值，或手动输入自定义 n。
- 读取流速 V、流量 Q 和水力半径 R — 同时显示过水面积 A、湿周 P 和弗汝德数。
公式与原理
明渠流计算器采用曼宁均匀流公式，该公式由经验拟合大量天然河道和人工渠道数据得出：
V = (1/n) · R^(2/3) · S^(1/2)
Q = V · A
R = A / P| 符号 | 含义 | SI 单位 |
|---|---|---|
| V | 平均流速 | m/s |
| n | 曼宁糙率（无量纲） | — |
| R | 水力半径 A/P | m |
| S | 渠道纵坡（m/m） | — |
| A | 过水断面积 | m² |
| P | 湿周 | m |
| Q | 体积流量 | m³/s |
常用 n 值参考：抛光混凝土 0.012，普通混凝土 0.013–0.015，砌石 0.025，土渠 0.022–0.030，天然河道 0.030–0.070。曼宁公式在 SI 单位下的准确形式含 1/n 系数（英制 n 需乘以 1.486）。
应用场景
- 雨水管和涵洞过流校核 — 验证设计重现期降雨下渠道或管道是否满足排水能力要求。
- 灌溉渠道设计 — 按设计流量确定断面尺寸和坡降，校核防冲流速和防淤流速。
- 河道与溪流流量估算 — 利用野外实测断面和水面坡降快速推算天然河道流量。
- 污水管水力校核 — 确保污水管在设计最大流量下满足最小自净流速（≥0.6 m/s）。
- 土木水利专业教学 — 直观演示曼宁公式中 n、R、S 各参数对流速和流量的影响。
- 城市内涝评估 — 快速估算街道、绿化带和排水沟在极端降雨下的漫流和积水风险。