Velocità Manning in canale aperto

La velocità media in un canale a pelo libero è il primo numero di cui ha bisogno un controllo di drenaggio, irrigazione o idraulica fluviale una volta noti scabrezza, raggio idraulico e pendenza di fondo. La formula di Manning fornisce quella velocità in modo diretto: V uguale a k su n per R elevato a due terzi per la radice quadrata di S. Questo calcolatore di velocità Manning in canale aperto accetta il coefficiente di scabrezza n, il raggio idraulico R e la pendenza di energia o di fondo S, poi restituisce la velocità media in metri al secondo se Lei usa le unità SI con k uguale a uno, oppure in piedi al secondo se usa le unità consuetudinarie statunitensi con k uguale a 1.486.

Formula di Manning per la velocità media in canale aperto

La legge empirica di resistenza di Robert Manning è la via quotidiana con cui ingegneri civili e agrari trasformano un numero di scabrezza, un raggio idraulico e una pendenza in una velocità media. Scritta per moto uniforme è V uguale a k su n per R elevato a due terzi per la radice quadrata di S.

Il raggio idraulico R è l’area di deflusso divisa per il perimetro bagnato; è una lunghezza, non il raggio geometrico di un cerchio, ed è la dimensione caratteristica che compare in ogni formula di attrito dei canali a pelo libero. La pendenza S è il gradiente di energia adimensionale, spesso assunto come pendenza di fondo su lunghi tratti prismatici a tirante normale.

Il coefficiente di scabrezza n raggruppa tessitura del grano, vegetazione, irregolarità e allineamento in un solo numero: il calcestruzzo finito sta spesso vicino a 0.012–0.015, i canali in terra vicino a 0.020–0.030, e gli alvei con erbe o ciottoli ancora più in alto. Il fattore k porta il sistema di unità. In SI, con R in metri, k vale uno e V esce in metri al secondo.

Nelle unità consuetudinarie statunitensi, con R in piedi, k vale 1.486 e V esce in piedi al secondo; alcuni manuali arrotondano quel fattore a 1.49, ma questo calcolatore conserva 1.486 così l’automazione non deriva dalla conversione usuale dei testi. Poiché n sta al denominatore e S è preso sotto una radice quadrata, nessuno dei due può essere zero o negativo: una scabrezza nulla implicherebbe un moto senza attrito, e una pendenza nulla o avversa non spingerebbe una velocità positiva di moto uniforme sotto questa legge.

Un n o una S negativi sono un errore di dati, non un caso fisico che questa pagina annunci. Anche il raggio idraulico deve essere positivo, perché una sezione asciutta o degenere non ha una velocità media significativa da riferire.

Quando serve calcolare la velocità di Manning

I progettisti di drenaggio e irrigazione dimensionano fossi, canali rivestiti e laterali in terra prendendo prima il raggio idraulico della sezione da un rilievo o da un ausilio geometrico, poi applicando l’equazione di Manning per vedere se la velocità media resta sotto un limite erosivo o sopra un limite di interramento. I fogli comunali delle acque meteoriche che mescolano tratti SI e statunitensi necessitano di un oracolo deterministico affinché un k di 1.486 non diventi 1.49 in una cella e 1 nella successiva.

I corsi universitari di canali a pelo libero e i generatori d’esame necessitano delle forme SI e statunitensi senza mantenere due percorsi di codice, e necessitano che i casi di n nullo e pendenza nulla falliscano in modo chiaro invece di restituire infinito o un NaN silenzioso. Le applicazioni di campo delle squadre di rilievo possono accettare un n misurato o di progetto, un R dalla geometria della stadia e una pendenza di fondo rilevata, e restituire la velocità media per tarare la scabrezza.

Questa pagina non è un risolutore di geometria di sezione trapezoidale e non calcola R da larghezza di fondo, tirante e scarpa; non è un iteratore di tirante normale e non risolve la profondità di deflusso dato una portata. Preferisca questa capacità quando ha già n, R e S e le serve solo la velocità media.