Co to jest formuła Manninga?

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

Hydrolodzy wykorzystują wzór Manninga do określenia charakteru przepływu cieków w warunkach normalnych i powodziowych. Można go również wykorzystać do określenia optymalnej wielkości i nachylenia sztucznego kanału, takiego jak akwedukt wodociągowy. Równanie Manninga nie odnosi się do zamkniętych rur lub systemów ciśnieniowych, po prostu do strumieni wody lub kanałów otwartych do atmosfery.

Krytycznym elementem we wzorze Manninga jest wartość chropowatości ścian, znana jako współczynnik Gaucklera-Manninga. Ta liczba opiera się na złożonym zestawie czynników. Uwzględnia się kształt kanału, specyficzną roślinność w okolicy i wielkość przepływu strumienia, a także porę roku.

Hydrolodzy, którzy mogą nie być w stanie zbadać całego strumienia, mogą uzyskać dostęp do stron referencyjnych w Internecie, pokazujących współczynniki chropowatości dla różnych strumieni. Mogą być one wymienione jako zdjęcia koryt strumieni lub brzegów. Badacz może obserwować strumień i porównywać brzeg strumienia z fotograficznym zestawem odniesienia, aby określić współczynniki chropowatości dla równania.

Złożoność formuły Manninga zmienia się dla strumieni, które zaleją. Formułę Manninga należy traktować jako szacunkową w najlepszych warunkach, zwłaszcza że naturalne koryta cieków zmieniają charakter na bardzo krótkich dystansach. Dokładne obliczenie przepływu może być technicznie niemożliwe.

Pomiarów przepływu strumienia można dokonywać za pomocą skalibrowanego jazu lub kanału przepływowego w celu pomiaru objętości wody w czasie. Jazy mają określony przekrój, który pozwala na przepływ wody na każdą jednostkę wysokości wody. Pomiary te można następnie wykorzystać do dostrojenia zmiennych we wzorze Manninga, aby poprawić oszacowanie. Wartość wzoru Manninga jest zwykle używana w sytuacjach, w których nie można zmierzyć przepływu strumienia, albo ze względu na złożoną dynamikę strumienia, albo w przypadku powodzi.