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圆管满流计算器

Ø300 混凝土管、糙率 0.013、坡度 0.002：满流流量约 43 L/s，流速 0.61 m/s。

圆管满流计算器

什么是圆管满流计算器？

圆管满流计算器 - 曼宁公式管涵流量在线计算插图

圆形管涵满流时 A = πD²/4、水力半径 R = D/4，代入曼宁公式 Q = (1/n)AR^(2/3)S^0.5。混凝土管 n 取 0.013–0.014，塑料管 0.009–0.011——同尺寸塑料管流量大 30% 以上，或同流量可用更小坡度。

排水设计实际按非满流：雨水管按满流设计但校核最小流速 0.75 m/s 防淤，污水管按充满度（DN300 以下 0.55、DN1000 以上 0.75）设计。最小设计坡度：DN200 约 0.004、DN300 约 0.003、DN500 约 0.0015，坡度过小清通困难。

圆管非满流的水力计算比满流复杂：过水面积和湿周均为充满度的函数，A = (D2/8)(theta - sin(theta))，P = D x theta/2，其中 theta 为圆心角。非满流最大流量出现在充满度 0.94 而非满管，最大流速出现在充满度 0.82——工程上污水管的设计充满度通常在 0.5-0.7，恰好处于流量和流速都接近满管的高效区间。

塑料管（HDPE/PVC）糙率 0.009-0.011 远低于混凝土管 0.013，同管径同坡度下流量提高 30-45%。但塑料管刚度低、接口多采用承插或热熔连接，大口径（DN800 以上）造价反超混凝土管。选材时需综合水力性能、结构强度、接口可靠性和全生命周期维护成本。

Q = (1/n)·(πD²/4)·(D/4)^(2/3)·S^0.5

例如 D=300 mm、n=0.013、S=0.002，A=0.0707 m2，R=D/4=0.075 m；Q = (1/0.013) x 0.0707 x 0.075^(2/3) x 0.002^0.5 = 0.0432 m3/s = 43.2 L/s。

排水管最小设计坡度参考
管径 DN最小坡度满流流速最小自清流速
DN2000.0040.60 m/s0.75 m/s
DN3000.0030.61 m/s0.75 m/s
DN5000.00150.70 m/s0.75 m/s
DN8000.0010.80 m/s0.75 m/s
DN10000.00080.85 m/s0.75 m/s

如何使用圆管满流计算器

  1. 1

    输入管内径 D（mm）、糙率 n（默认混凝土 0.013）与坡度 S。

  2. 2

    点击计算，查看满流流量（L/s）与流速（m/s）。

  3. 3

    对照最小自清流速 0.6–0.75 m/s 校核。

计算示例

例 1D300 / n0.013 / S0.002

A = 0.0707 m²，R = 0.075 m；Q = 76.92×0.0707×0.1778×0.0447 = 0.0432 m³/s = 43.2 L/s，v = 0.61 m/s。

例 2同条件塑料管 n0.009

Q = 0.0624 m³/s = 62.4 L/s——流量提升 44%。

注意事项

  • 满流是简化：排水管多按非满流，半满管流量恰为满流一半、流速相同。

  • 坡度小数点别输错：0.002 = 2‰；市政雨水常见 1‰–3‰。

  • 检查井局部损失占 3–8%，长距离输送按沿程+局部综合折减。

常见问题

留通气空间排硫化氢、防正压喷溅冒溢，并为超峰流量留余量；充满度上限随管径增大。

淤积深度折减过水面积（按弓形面积算），糙率取 0.015–0.02；淤积 20% 管径时流量约降 30%。

不能。倒虹吸是有压流，按能量方程算水头损失 H = (fL/D+Σζ)v²/2g，最小流速 0.9 m/s 防淤。

DN300 管同坡度 0.002 下，混凝土 n=0.013 流量 43 L/s，HDPE n=0.009 流量 62 L/s，提升 44%。或同流量下塑料管可用更小坡度或更小管径，降低土方开挖量。

雨水管按满流设计是因暴雨强度大但历时短，满流排走即可；污水管需留通气空间排硫化氢防腐蚀，且为超峰流量留余量。DN300 以下污水充满度上限 0.55，DN1000 以上 0.75。

每个检查井局部水头损失约 0.01-0.02 m（按 0.5v2/2g 计），长距离管线累积可达 3-8%。设计时坡度预留 5% 余量补偿检查井和弯头损失，或在井底做流线形导流减小旋涡损失。

倒虹吸是有压管流，水流充满全断面且承受压力差驱动，需用 Darcy-Weisbach 或 Hazen-Williams 公式按沿程水头损失计算。最小流速 0.9 m/s 防淤积，进出口须设沉砂池拦截泥沙。

雨水管最小 DN300（小区 DN200）、污水管最小 DN300。管径与坡度关系：DN = k x Q^0.375 x S^(-0.1875)（k 与糙率相关），设计时先定坡度再算管径，保证流速在 0.75-5.0 m/s 之间。

混凝土管 10 年后糙率从 0.013 升至 0.015-0.016，流量降 15-20%。原因包括管壁生物附着、钙质沉积和接缝错位。定期高压冲洗可使 n 恢复至 0.014 左右，恢复 5-8% 流量。

最小 DN300 防堵塞（需人工清通）和施工误差。最小坡度由最小自清流速 0.75 m/s 反推：DN 越小所需坡度越大（DN200 需 0.004），坡度过小则流速不足导致淤积。

参考资料

  1. [1]ASCE MOP 60 Gravity Sanitary Sewer
  2. [2]GB 50014 室外排水设计标准
  3. [3]Mannings Equation Reference
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凯文内容作者Calcton 工程编辑组 口径审核Calcton 编辑组 交叉审核· 内容更新于 2026-05-05

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Calcton. 圆管满流计算器[EB/OL]. https://www.calcton.com/manning-calc, 2026-05-05.

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最后更新：2026-05-05。

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