Obliczanie prędkości przepływu (Przepływy jednostajne)
Z definicji przepływ jest uznawany za jednostajny wtedy, gdy:
1. Głębokość wody, pole przekroju oraz prędkość wody w każdym przekroju kanału są stałe
2. Linia gradientu energii, linia powierzchni swobodnej i linia dna kanału są równoległe
W oparciu o te założenia, Chezy stwierdził, że:
(1) 
gdzie:
C – współczynnik oporu Chezy’ego
Rh – promień hydrauliczny przekroju kanału (patrz podrozdział 2.3.3)
Se – spadek linii dna kanału
Wartość C próbowano określić wielokrotnie. Manning, na podstawie eksperymentów własnych oraz innych badaczy, wyprowadził następującą zależność empiryczną:
(2)
gdzie n jest dobrze znanym współczynnikiem szorstkości Manninga.
Podstawiając C z równania (1) do równania (2) otrzymujemy formułę Manninga dla przepływów jednorodnych:
jest określany jako wskaźnik przekroju dla wzoru Manninga. Wzór Manninga jest całkowicie empiryczny, a współczynnik n nie jest bezwymiarowy. Wzór ten zachowuje ważność tylko w jednostkach układu SI. Ponadto podane wzory mają zastosowanie tylko do kanałów z płaskim dnem. Analiza naturalnych cieków wodnych jest bardziej skomplikowana i powyższe wzory mogą być stosowane tylko w pierwszym przybliżeniu.
Według Bazina współczynnik C oblicza się ze wzoru:
gdzie: współczynnik „m” zależy od rodzaju ścian łożyska.
– wykończonym gładką wyprawą cementową przypisuje się liczbę c = 0,06,
– z drewna nieobrobionego, cegły, lanego betonu m = 0,16,
– murowanym z gruzu m = 0,46
– ściany mieszane (ziemia z elementami z drewna, ziemia regulowana) m = 0,85
– ściany z głazów, ziemia nieregulowana m = 1,75.
Prędkość przepływu średnią w łożysku naturalnym można też obliczyć według reguły Matakiewicza
gdzie:
Rh – promień hydrauliczny
I – spadek jednostkowy zwierciadła wody
m – wykładnik potęgi zależny od I i wyrażony w postaci dwumianu
gdzie składniki a i b zależne są rodzaju kanałów
Dla łożysk rzecznych, których dno tworzą materiały luźne o dnie ruchomym, wskaźnik m oblicza się według wzoru:
m = 0,493 + 10I
dla potoków górskich wyłożonych głazami i kanałach o szorstkim dnie:
m = 0,493 – 2I
Źródło:
– instsani.pl