Kỹ thuật

Tính toán kích thước cống thoát nước mưa 1800mm bằng phương trình Manning

7

Phương trình Manning

Phương trình Manning ước tính tốc độ dòng chảy hoặc xả nước trong các kênh hở như sông và kênh. Các kỹ sư sử dụng nó rộng rãi trong thủy lực để tính toán lưu lượng đồng đều. Được phát triển bởi Robert Manning vào cuối thế kỷ 19, nó giải thích về độ nhám, hình học và độ dốc của kênh.

Công thức

Biểu mẫu tiêu chuẩn cho tốc độ dòng chảy Q trong đơn vị SI là Q=(1/n)AR^(2/3)S^(1/2), trong đó Q là lưu lương xả (m³ / s), n là hệ số nhám của Manning, A là diện tích mặt cắt ngang (m²), R là bán kính thủy lực (m), và S là độ dốc kênh. Trong các đơn vị thông thường của Hoa Kỳ, nó điều chỉnh thành Q=(1.49/n)AR^(2/3)S^(1/2) với Q tính bằng cfs và chiều dài tính bằng feet. Vận tốc V sau đây là V=(1/n)R^(2/3)S^(1/2) (SI) hoặc với hệ số 1,49 (US).

Các biến chính

  • Hệ số độ nhám (): Đo ma sát kênh; bê tông nhẵn là ~ 0,012, sông cỏ dại ~ 0,035–0,1.

  • Bán kính thủy lực ()A chia cho chu vi ướt; xấp xỉ hiệu quả dòng chảy.

  • Độ dốc (S): Giảm giường trên một đơn vị chiều dài, điều khiển dòng trọng lực.

Các ứng dụng

Phương trình Manning tính toán độ sâu dòng chảy đồng đều, công suất kênh hoặc tổn thất năng lượng trong đường ống và mương. Ví dụ: với n=0.015A=30 ft², R=1.5 ft, S=0.025Q≈617 cfs. Những hạn chế bao gồm bản chất thực nghiệm của nó, tốt nhất cho dòng chảy ổn định, đồng đều.

TỪ LÝ THUYẾT ĐẾN CƠ SỞ HẠ TẦNG:

Tính toán kích thước cống thoát nước mưa 1800mm bằng phương trình Manning 📊💧

Một phân tích chuyên sâu về kỹ thuật về cách chúng ta chuyển đổi từ dữ liệu Thủy văn sang thiết kế Thủy lực — cụ thể là cách tính toán kích thước một đường ống bê tông khổng lồ 1800mm để xử lý lưu lượng mưa đỉnh điểm là 10,66 m³/s (từ Lưu vực phụ SC-2).

Sự chính xác ở giai đoạn này là điều cần thiết để ngăn ngừa ngập lụt đô thị và đảm bảo tuổi thọ của hệ thống thoát nước.

Trang 1: Thách thức – Mối liên hệ giữa Thủy văn và Thủy lực

Mục tiêu: Chúng ta cần xử lý 10,66 m³/s lượng nước mưa chảy tràn.

Con số này đến từ đâu? Đây không phải là phỏng đoán! Tôi đã tính toán con số này bằng Phương pháp Hợp lý (Q=CIA), có tính đến lưu vực 7,0 ha và cường độ mưa cục bộ.

Nhiệm vụ bây giờ là chứng minh rằng một đường ống 1800 mm có thể xử lý được “Dòng sông mưa” này mà không bị tràn.

Trang chiếu 2: Công cụ thiết kế – Phương trình Manning

Để tìm lưu lượng của đường ống dẫn nước bằng trọng lực, tôi sử dụng phương trình Manning:

V = 1/n x R^{2/3} x S^{1/2}
Công thức này cho phép cân bằng “độ nhám” của bê tông (n), “hình dạng” của đường ống (R) và “độ dốc” của mặt đất (S) để tìm vận tốc dòng chảy.

Trang chiếu 3: Tính toán từng bước

Dưới đây là cách áp dụng công thức cho dự án cụ thể này:

– Vật liệu (n): Bê tông được gán độ nhám là 0,013.

– Hình dạng (R): Đối với đường ống dài 1800mm (1,8m), bán kính thủy lực R = D/4 = 0,45m

– Độ dốc (S): Dựa trên địa hình khu vực, chúng tôi thiết kế độ dốc 1% (0,01).

Kết quả: V = (1 / 0,013) x (0,45) ^ {0,666} x 0,01 ^ {0,5} = {4,51 m/s

Slide 4: Kiểm chứng – So sánh với Tiêu chuẩn

Trong kỹ thuật, chúng ta không chỉ tính toán; chúng ta còn kiểm chứng. Tôi đã so sánh kết quả của mình với Tiêu chuẩn Thiết kế của Kenya:

-Kiểm tra khả năng tự làm sạch: Vận tốc của chúng ta (4,51 m/s) cao hơn nhiều so với mức tối thiểu 1,0 m/s, đảm bảo không có hiện tượng lắng đọng phù sa.

-Kiểm tra khả năng chống xói mòn: Vận tốc nằm ngay ở giới hạn trên (4,5 m/s), đảm bảo các bức tường bê tông không bị xói mòn theo thời gian.

-Kiểm tra công suất: Công suất của ống là 11,47 m³/s. Vì lượng mưa của cơn bão chỉ là 10,66 m³/s, nên ống được XÁC NHẬN là có kích thước phù hợp.

Lời kết
Việc nắm vững những kiến ​​thức cơ bản này khi tốt nghiệp cho phép tôi đóng góp ý nghĩa vào các dự án cơ sở hạ tầng quy mô lớn.

Sự chính xác trong thiết kế đảm bảo hiệu quả và an toàn tại công trường.


#WaterEngineering #GraduateEngineer #CivilEngineering #Hydraulics #Infrastructure #DrainageDesign #KenyaEngineering #CareerDevelopment #WASH

Kỹ thuật cấp thoát Nước, Kỹ sư tốt nghiệp, Kỹ thuật Xây dựng, Thủy lực, Cơ sở hạ tầng, Thiết kế Hệ thống Thoát nước, Kỹ thuật Kenya, Phát triển nghề nghiệp, WASH

(36) Post | LinkedIn

(St.)

0 ( 0 bình chọn )

NGUYỄN QUANG HƯNG BLOG

https://nguyenquanghung.net
Kỹ sư cơ khí, bảo dưỡng, sửa chữa, tư vấn, thiết kế, chế tạo, cung cấp, lắp đặt thiết bị, hệ thống.

Ý kiến bạn đọc (0)

Để lại một bình luận

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *