Công thức Manning là gì?
Công thức Manning là công thức thực nghiệm được dùng phổ biến nhất trong thủy lực để ước tính vận tốc và lưu lượng nước chảy trong kênh hở ở điều kiện dòng chảy đều, ổn định và do trọng lực dẫn động. Công thức này áp dụng cho sông, kênh mương, cống thoát nước mưa, cống ngầm và cả đường ống chảy không đầy. Máy tính này sử dụng hệ đơn vị SI (mét), trong đó hệ số quy đổi k bằng 1,0.
Cách sử dụng máy tính
Bạn cần nhập bốn giá trị: hệ số nhám Manning n (hệ số ma sát bề mặt không thứ nguyên, ví dụ ~0,013 với bê tông, ~0,035 với suối tự nhiên), diện tích mặt cắt dòng chảy A tính bằng m², chu vi ướt P tính bằng mét (chiều dài đường biên kênh tiếp xúc với nước), và độ dốc kênh S dưới dạng tỉ số không thứ nguyên (độ chênh cao chia cho chiều dài, ví dụ 0,001). Máy tính sẽ trả về vận tốc, lưu lượng và bán kính thủy lực.
Giải thích công thức
Vận tốc được tính theo công thức $$V = \frac{k}{n} \cdot R_h^{2/3} \cdot S^{1/2}$$ trong đó bán kính thủy lực \(R_h = \frac{A}{P}\). Lưu lượng khi đó là \(Q = V \cdot A\). Độ nhám càng thấp, bán kính thủy lực càng lớn và độ dốc càng cao thì vận tốc càng tăng. Vì số hạng độ dốc nằm dưới dấu căn bậc hai nên khi tăng gấp đôi độ dốc, vận tốc chỉ tăng khoảng 41%.
Ví dụ minh họa
Với một kênh có n = 0,013; A = 2 m²; P = 3 m; S = 0,001: \(R_h = \frac{2}{3} = 0{,}6667\ \text{m}\). \(R_h^{2/3} = 0{,}6667^{0{,}6667} \approx 0{,}7631\). \(\sqrt{0{,}001} \approx 0{,}031623\). $$V = \frac{1}{0{,}013} \times 0{,}7631 \times 0{,}031623 \approx 1{,}856\ \text{m/s}$$ $$Q = 1{,}856 \times 2 \approx 3{,}713\ \text{m}^3/\text{s}$$
Câu hỏi thường gặp
Nên dùng giá trị k nào? Dùng k = 1,0 cho hệ SI/mét (như công cụ này) và k = 1,486 cho hệ đơn vị Anh-Mỹ (feet/giây).
Chu vi ướt là gì? Đó là chiều dài đường biên mặt cắt kênh tiếp xúc trực tiếp với dòng nước đang chảy — không tính phần mặt thoáng tự do của nước.
Công thức này có dùng cho đường ống chảy đầy không? Công thức Manning áp dụng cho dòng chảy kênh hở và đường ống chảy không đầy; với dòng chảy có áp trong ống đầy, hãy dùng công thức Darcy-Weisbach hoặc Hazen-Williams thay thế.
