Poschitai.com
Стройка Канализация

Пропускная способность самотечной трубы по наполнению и уклону

Самотечная круглая труба по Маннингу: расход и скорость по внутреннему диаметру либо требуемый внутренний диаметр по расходу, наполнению, уклону и шероховатости.

Быстрый ответ

Расход равен площади потока, умноженной на скорость. При частичном наполнении площадь и смоченный периметр определяются сегментом круга; гидравлический радиус не равен радиусу трубы.

Описание расчёта

Самотечная круглая труба по Маннингу: расход и скорость по внутреннему диаметру либо требуемый внутренний диаметр по расходу, наполнению, уклону и шероховатости.

Входные данные

л/с
%
мм/м
с/м^(1/3)

Результат

Угол смоченного сегмента
3,14 рад
Расчетный внутренний диаметр
200 мм
Живое сечение воды
0,02 м2
Смоченный периметр
0,31 м
Гидравлический радиус
0,05 м
Средняя скорость равномерного потока
1,04 м/с
Расход воды
16,4 л/с
Расход воды за час
59,04 м3/ч
Угол смоченного сегмента
3,14 рад

Следующий расчет

Как считается

  1. 1 По наполнению находится угол кругового сегмента и площадь воды, а не площадь всей трубы.
  2. 2 Гидравлический радиус равен площади воды, деленной на смоченный периметр.
  3. 3 Для установившегося равномерного самотека применяется зависимость Маннинга; уклон мм/м переводится в м/м.
  4. 4 При фиксированном наполнении расход пропорционален внутреннему диаметру в степени 8/3. Обратный расчет использует степень 3/8; номинальный размер по каталогу не подставляется автоматически.
Угол смоченного сегмента
filling_percent >= 0 && filling_percent <= 100 && slope_permille >= 0 && manning_n > 0 && (hydraulic_mode === 1 && diameter_mm > 0 || hydraulic_mode === 2 && target_l_s >= 0 && filling_percent > 0 && slope_permille > 0) ? 2 * Math.acos(1 - 2 * filling_percent / 100) : 0
Расшифровка переменных ▾
  • hydraulic_mode Задача самотечного сечения
  • target_l_s Требуемый расход: для подбора диаметра (л/с)
  • diameter_mm Внутренний диаметр трубы (мм)
  • filling_percent Глубина воды в долях диаметра (%)
  • slope_permille Уклон энергетической линии для равномерного потока (мм/м)
  • manning_n Коэффициент шероховатости Маннинга (с/м^(1/3))
    Укажите коэффициент для реального материала и состояния трубы. Начальное значение — пример, не норма для любой трубы.
Расчетный внутренний диаметр
!(filling_percent >= 0 && filling_percent <= 100 && slope_permille >= 0 && manning_n > 0 && (hydraulic_mode === 1 && diameter_mm > 0 || hydraulic_mode === 2 && target_l_s >= 0 && filling_percent > 0 && slope_permille > 0)) ? 0 : hydraulic_mode === 1 ? diameter_mm : unit_diameter_flow > 0 ? (target_l_s / unit_diameter_flow) ** (3/8) * 1000 : 0
Расшифровка переменных ▾
  • hydraulic_mode Задача самотечного сечения
  • target_l_s Требуемый расход: для подбора диаметра (л/с)
  • diameter_mm Внутренний диаметр трубы (мм)
  • filling_percent Глубина воды в долях диаметра (%)
  • slope_permille Уклон энергетической линии для равномерного потока (мм/м)
  • manning_n Коэффициент шероховатости Маннинга (с/м^(1/3))
    Укажите коэффициент для реального материала и состояния трубы. Начальное значение — пример, не норма для любой трубы.
Живое сечение воды
area_ratio * (calculation_diameter_mm / 1000) ** 2
Смоченный периметр
perimeter_ratio * calculation_diameter_mm / 1000
Гидравлический радиус
wet_perimeter_m > 0 ? flow_area_m2 / wet_perimeter_m : 0
Средняя скорость равномерного потока
filling_percent >= 0 && filling_percent <= 100 && slope_permille >= 0 && manning_n > 0 && (hydraulic_mode === 1 && diameter_mm > 0 || hydraulic_mode === 2 && target_l_s >= 0 && filling_percent > 0 && slope_permille > 0) ? hydraulic_radius_m ** (2/3) * sqrt(slope_permille / 1000) / manning_n : 0
Расшифровка переменных ▾
  • hydraulic_mode Задача самотечного сечения
  • target_l_s Требуемый расход: для подбора диаметра (л/с)
  • diameter_mm Внутренний диаметр трубы (мм)
  • filling_percent Глубина воды в долях диаметра (%)
  • slope_permille Уклон энергетической линии для равномерного потока (мм/м)
  • manning_n Коэффициент шероховатости Маннинга (с/м^(1/3))
    Укажите коэффициент для реального материала и состояния трубы. Начальное значение — пример, не норма для любой трубы.
Расход воды
flow_area_m2 * velocity_m_s * 1000
Расход воды за час
flow_l_s * 3.6

Допущения

  • Это пропускная способность одного призматического участка при заданном наполнении и установившемся равномерном самотеке, не всей сети.
  • Напор, подпор, входные и местные потери, колодцы, решетки, повороты, засорение и неравномерное течение не моделируются.
  • 100% наполнения показано как граничное геометрическое сечение; это не подбор напорного водопровода.
  • Расчет сам по себе не подтверждает нормативную минимальную скорость, допустимое наполнение или пригодность выбранного диаметра.

Источники и методика

  • FHWA HDS-4: равномерное течение в открытых каналах

    Уравнение Маннинга в системе СИ и гидравлический радиус A/P. Геометрия частичного наполнения получена из кругового сегмента; шероховатость задается по реальному материалу.

Часто задаваемые вопросы

Какой диаметр вводить?

Внутренний размер прохода. Наружный размер пластиковой трубы и условный DN могут отличаться от фактического внутреннего диаметра.

Чем это отличается от объема воды в трубе?

Объем показывает вместимость заданной длины, а здесь рассчитывается расход движущейся воды в единицу времени.

Почему при 50% наполнения нельзя взять половину диаметра как радиус?

Для скорости нужен гидравлический радиус A/P. Даже при половинном наполнении круглой трубы он равен четверти диаметра, а не половине.

Можно ли считать водопровод под давлением?

Нет. Модель относится к самотеку по уклону энергетической линии. Для напорного трубопровода нужны потери давления и другая расчетная постановка.

Уклон 10 мм/м — сколько процентов?

Это 0,01 м/м, или 1%. В поле вводится число 10, а не 0,01.

Можно ли подобрать диаметр по расходу?

Да, в отдельном режиме при заданных наполнении, положительном уклоне и шероховатости. Получается внутренний геометрический диаметр, не каталожная DN; нормативные ограничения и самоочищение проверяются проектом.

Следующий шаг

Связанные расчеты

Еще в разделе