水路の流量の計算

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流量の計算について素朴な質問をします。
マニング式では、流路断面の8割水深時(基準によっては8割でない場合もあり)における最大流量を算定し、その流路の流下能力から流路断面を決定します。
この計算は損失については考慮されていないようですが、損失が多い場合には抵抗力が増えるため流速は遅くなるが、水深は高くなるという考えで宜しいのでしょうか?流路断面積が大きくなると、そこを流れる水の量も増えると思うのですが、流路断面積と流速の関係はどのように考えるのでしょうか?また、損失を算定する計算式が良く理解できない(水頭を考える?)ので簡単に解説しているものはないのでしょうか?
水理学について疎いもので、上記の件について分かる方投稿宜しくお願いします。

コメント

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あのう・・・・貴方の日本語全く意味が分らないのですが?

8割水深なにがしといわれているのは、自由水面を持つ開水路を想定していると推測されますが、質問全体が意味不明なのでお答えのしようがありません。

斟酌して書けば

8割水深で考えるとは、断面一定で考えているのでは?水の場合通常、非圧縮流体と考えますから、流量は断面積X流速です。

それと、マニングの式を御覧になったことないのでしょうか?公式集に書かれているマニングの粗度計数が損失=抵抗を示します。

流路断面積を増やすとは、想定する断面や口径を大きくすると言うことです。

もう一度、水理学の教科書を読み直しされることをお勧めします。・・・それと国語の教科書を

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回答ありがとうございました。回答内容についてはl既に分かっていました。別な意味での質問でした。日本語がわからないということですが、あなたは技術士ですか?

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 遅いレスポンスですが、質問者からの訳の判らない再質問もあるので少し時間を掛けましょう。

 マニングの式は、径深(水理学的平均水深;通水断面積を潤辺で除したもの)、動水(水面)勾配又は水圧、マニングの粗度係数(水路の抵抗)をパラメータとして平均流速を導き出す実験式です。

 この式は満管(閉水路)にも開水路(自由水面を持つ)にも使用されます。

 動水勾配と粗度係数を一定にして、水位が変動した場合の流量の算定に使用します。
 動水勾配と粗度係数を一定にして、流量が変動した場合の水深を算定することも可能です。
 (実際の計算は少々たいへんですが・・・)

 同様に径深と粗度係数を一定として、想定水量を流下させる場合の動水勾配の算定に使用します。
 同様に最大流速を一定として、最大動水勾配又は最小断面積の算定に使用します。

 ですから、8割水深(別に割合でなく、上部に余裕を取るとの考え方でも同様)と考えるなら、断面形状は一定で、必要流下能力に対して考慮できるパラメータは動水勾配と断面積の二つしか有りません。つまり、動水勾配が定められれば必要断面積が定まります。断面積が定められていれば必要動水勾配が定まります。

 別の視点で、水理学的に有利な断面(最大流量を流せる断面)は断面の固有形状によって異なり、円形の場合であれば満水よりも自由水面を持つ場合のほうが流量や流速が大きくなります。長方形断面水路であれば水路幅が水深の2倍の時です。台形であれば正六角形の半分の形をしている時です。
(水理特性曲線をご自身で作成されるとよろしい)

 損失を求める算定式とありますが、マニング式では算定式など存在せず、パラメータとして扱っています。河川などに実際に利用する場合古い文献ですが『「二訂 建設省河川砂防技術基準(案)調査編(1986建設省 (←現国土交通省)河川局)」の6章「粗度係数及び水位計算」では、河川の水位計算 (流量から水位への計算)には一般にマニングの粗度係数を用いること、粗度係数は 低水流量・高水流量に対して、できるだけ多数の観測資料から検討すること』とされて います

 つまり、貴方の質問は、何を求めたいのか明らかでなく、加えて質問する為の最低限の整理すらしていないと感じられるのです。

 高度な問題ではありません。精々高等学校程度の代数能力と専門学校で学ぶ程度の基礎的な水理学の問題です。

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回答ありがとうございました。回答の内容は理解できました。冒頭の質問が説明不足で申し訳ありませんでした。