曼宁系数是用来描述材料表面粗造度的系数,也是明渠流量或速度经验公式——曼宁公式——的一个参数。曼宁公式是水力学中的一个非常重要的公式,特别是在计算机发明之前,人们都采用它来计算明渠流量。
曼宁公式由Robert Manning在1980年创造,Robert Manning是一位没有接受过正规土木工程训练的爱尔兰工程师。

Robert Manning

曼宁公式
其中:
v是指速度;
k是指转换常数,国际单位制中值为1;
n是指糙率,是综合反映管渠壁面粗糙情况对水流影响的一个系数;
Rh是指水力半径,是流体截面积与湿周长的比值,湿周长是指流体与明渠断面接触的周长,不包括与空气接触的周长部分;
S是指明渠的坡度;

曼宁公式是通过观察像这样的明渠流量得到的
不同的材料表面,如管道、涵洞或者沟渠,由于粗糙度不同,就存在不同的曼宁系数,粗糙度越高曼宁系数也就越高,不同材料的曼宁系数详见下表。

混凝土的曼宁系数为0.013

卵石、砾石河流的曼宁系数为0.05
曼宁系数是无量纲量 |
材料 |
曼宁系数 |
材料 |
曼宁系数 |
天然河道 |
人工挖掘水渠 |
直线型水渠 |
0.030 |
清洁水渠 |
0.022 |
干流 |
0.035 |
砾石水渠 |
0.025 |
流速慢深河道 |
0.040 |
长满杂草的水渠 |
0.030 |
|
|
大石头、大卵石铺地的水渠 |
0.035 |
|
金属 |
河漫滩 |
铜 |
0.011 |
草地耕地 |
0.035 |
铸铁 |
0.013 |
少量灌木 |
0.050 |
光滑的钢铁 |
0.012 |
长满灌木 |
0.075 |
波纹钢铁 |
0.022 |
树木 |
0.15 |
|
非金属材料 |
玻璃 |
0.010 |
成形混凝土 |
0.012 |
陶土瓦 |
0.014 |
未成形混凝土 |
0.014 |
砖砌体 |
0.015 |
碎石 |
0.029 |
沥青 |
0.016 |
裸土 |
0.025 |
砖石 |
0.025 |
刨光木 |
0.012 |
|
|
未刨光木 |
0.013 |
排水管渠曼宁系数
管渠类别 |
粗糙系数 |
管渠类别 |
粗糙系数 |
混凝土管、钢筋混凝土管、水泥砂浆抹面渠道 |
0.013~0.014 |
土明渠
(包括带草皮) |
0.025~0.030 |
水泥砂浆内衬球墨铸铁管 |
0.011~0.012 |
千砌块石渠道 |
0.020~0.025 |
石棉水泥管、钢管 |
0.012 |
浆砌块石渠道 |
0.017 |
UPVC管、PE管、玻璃钢管 |
0.009~0.010 |
浆砌砖渠道 |
0.015 |
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