説明

マニングの式の計算例(円形管の満流の例題)

円形管の満流の流速と流量を手順どおりに計算し、市の流量表と比べます。

3つの例を、計算の画面と同じ式で計算します。数はこのページを作るときに計算した値で、市の流量表の値と比べられます。

例1 内径 200 mm・勾配 1.0 %・コンクリート管(n = 0.013)

  1. I = 1 % = 1 ÷ 100 = 0.01
  2. A = π × d² ÷ 4 = π × 0.2² ÷ 4 = 0.03142 m²
  3. P = π × d = π × 0.2 = 0.6283 m
  4. R = A ÷ P = d ÷ 4 = 0.05000 m
  5. R^(2/3) = 0.05000^(2/3) = 0.1357、I^(1/2) = 0.01^(1/2) = 0.1000
  6. V = 1 ÷ n × R^(2/3) × I^(1/2) = 1 ÷ 0.013 × 0.05000^(2/3) × 0.01^(1/2) = 1.044 m/s
  7. Q = A × V = 0.03142 × 1.044 = 0.0328 m³/s(32.8 L/s)

横浜市排水設備要覧のマニング公式による円形管流量表(表2 鉄筋コンクリート管及び陶管 n=0.013)は、管径 200 mm・勾配 1.0 % の欄が V 1.044・Q 0.0328 で、同じ値です。1.0 % は 10 ‰ なので、計算の画面では勾配に 10(‰)を入力しても同じ計算結果になります。

例2 同じ管を塩化ビニル管(n = 0.010)にする

  1. I = 1 % = 1 ÷ 100 = 0.01
  2. A = π × d² ÷ 4 = π × 0.2² ÷ 4 = 0.03142 m²
  3. P = π × d = π × 0.2 = 0.6283 m
  4. R = A ÷ P = d ÷ 4 = 0.05000 m
  5. R^(2/3) = 0.05000^(2/3) = 0.1357、I^(1/2) = 0.01^(1/2) = 0.1000
  6. V = 1 ÷ n × R^(2/3) × I^(1/2) = 1 ÷ 0.010 × 0.05000^(2/3) × 0.01^(1/2) = 1.357 m/s
  7. Q = A × V = 0.03142 × 1.357 = 0.0426 m³/s(42.6 L/s)

横浜市の表1(塩化ビニル管 n=0.010)の同じ欄は V 1.357・Q 0.0426 です。粗度係数だけが 0.013 から 0.010 になったので、流速と流量は 0.013 ÷ 0.010 = 1.3 倍です(1.044 × 1.3 = 1.357)。

例3 内径 1,000 mm・勾配 2.0 ‰・ヒューム管(n = 0.013)

  1. I = 2 ‰ = 2 ÷ 1,000 = 0.002
  2. A = π × d² ÷ 4 = π × 1² ÷ 4 = 0.7854 m²
  3. P = π × d = π × 1 = 3.142 m
  4. R = A ÷ P = d ÷ 4 = 0.2500 m
  5. R^(2/3) = 0.2500^(2/3) = 0.3969、I^(1/2) = 0.002^(1/2) = 0.0447
  6. V = 1 ÷ n × R^(2/3) × I^(1/2) = 1 ÷ 0.013 × 0.2500^(2/3) × 0.002^(1/2) = 1.365 m/s
  7. Q = A × V = 0.7854 × 1.365 = 1.0722 m³/s(1,072.2 L/s)

堺市宅地開発等に関する指導基準の標準流量表(表2-5・マニングの公式)は、HP ◎1000・勾配 2.0(‰)が 流速 1.365 m/秒・流量 1.0722 m³/秒 で、同じ値です。

流量表と比べる

市の流量表の欄を、呼び径を内径として計算した値と並べます。どの欄も上が流速 V(m/s)、下が流量 Q(m³/s)で、左が表の値、右がこのアプリの計算結果です。

横浜市排水設備要覧の表2(鉄筋コンクリート管及び陶管 n=0.013・勾配 %):

管径勾配表の V
Q
計算の V
Q
200 mm1.0 %1.044
0.0328
1.044
0.0328
450 mm0.30 %0.982
0.1562
0.982
0.1562
100 mm2.0 %0.930
0.0073
0.930
0.0073

横浜市排水設備要覧の表1(塩化ビニル管 n=0.010・勾配 %):

管径勾配表の V
Q
計算の V
Q
200 mm1.0 %1.357
0.0426
1.357
0.0426
400 mm0.30 %1.180
0.1483
1.180
0.1483
150 mm0.5 %0.792
0.0140
0.792
0.0140

堺市宅地開発等に関する指導基準の表2-5(ヒューム管 0.013・勾配 ‰):

管径勾配表の V
Q
計算の V
Q
350 mm3.5 ‰0.897
0.0863
0.897
0.0863
600 mm2.8 ‰1.149
0.3249
1.149
0.3249
1,000 mm2.0 ‰1.365
1.0722
1.365
1.0722
1,500 mm1.6 ‰1.600
2.8275
1.600
2.8275

流量の4桁目が1違う欄

横浜市の表2 には、流速は同じで、流量の4桁目だけが1違う欄があります。管径 1,000 mm・勾配 0.10 % は、表が V 0.965・Q 0.7579、このアプリは V 0.965・Q 0.7582 です。表の流量は、小数3桁に丸めた流速を断面積に掛けた値(0.7854 × 0.965 = 0.7579)と一致します。このアプリは流速を丸めずに流量を計算するので、堺市の表2-5 とは4桁目まで同じになります。提出先の計算書の書き方に合わせて読んでください。

出典

マニングの式で流量を計算する