管路を対象とした水理計算とその公式について掲載。あんまり詳しくないので内容の充実はイマイチですが．．．

水理公式 　水理公式集から，水道でよく使う公式を少し。

【参考】

１）水理公式

　枢要な水理公式は土木学会の水理公式集に掲載されているのでこちらを参考してください。水道で使う式などたかがしれているうえ，基本的すぎてチェックしませんが，必要な時に思い出せずに悩むこともしばしば。そこで各式について簡単にまとめました。各公式での各変数の意味は以下のとおりです。

　Ｈ：摩擦損失水頭［m］
　Ｃ：流速係数［−］　新管CIPで130，一般に110を利用。
　Ｄ：管径［m］（内径）
　Ｑ：流量［m³/s］
　Ｌ：管延長［m］
　Ｖ：流速（平面平均流速）［m/s］
　Ｉ：導水勾配［−］　Ｉ＝Ｈ/Ｌ
　Ｒ：径深［m］　円管満流ではＲ＝Ｄ/4
　ｇ：重力加速度＝9.8［m/s²］
　ｎ：粗度係数

（１）へーゼンウィリアムス式

　H＝10.666Ｃ^-1.85Ｄ^-4.87Ｑ^1.85Ｌ

　単位をmに換算した際指数がややこしくなったのは有名な話です。φ75以上で使用するのが原則で，配水管網計算のときによく出てきます。

（２）ウェストン式

　Ｈ＝（0.0126+（0.01739-0.1087ｄ）/Ｖ^1/2）（Ｌ/Ｄ）（Ｖ²/2g）

　主として給水管の設計で使用し，φ50を上限としてへーゼンウィリアムス式と住み分けています。

（３）マニング式

　Ｖ＝1/n R^2/3I^1/2

　下水屋さんにとっては常識ですが，浄水では開渠を扱うことが意外と少なく，結構忘れてます。ここでｎ，粗度係数は以下のような感じです。

２）開水路の水理計算式例

　水路の形状が変化すると，水の流れが乱れる，いわゆる乱流となり，これによるエネルギーロスが生じます。渠にとってはどのような形状が不利なのかを見るため，ざっと損失水頭の計算式を見てみることにします。

●堰からの流入損失

• h ：損失水頭（m）
• v ：流速（m/s）
• fe ：流入損失係数 = 0.5，これは流入部の形状によって異なる値です。

●開水路における損失

• h ：損失水頭（m）
• v ：流速（m/s）
• R ：径深（m）
• L ：水路長（m）
• A ：水路断面積（m²）
• S ：潤辺（m）
• Q ：流量（m³/s）
• n ：粗度係数（−）　自然水路部0.018，コンクリート水路部0.012程度。実際にどのような数字にするのかはかなり難しいですが．．．

●水路から管路に計上が変更する部位の損失

• h ：損失水頭（m）
• v ：流速（m/s）　v1流速の遅い側，v2流速の早い側
• fb ：流入損失係数

●もぐり堰による損失

• Ｑ：越流量（m³/s）
• ｈ1：堰頂を基準とする上流水深（m）
• ｈ2：堰頂を基準とする下流水深（m）
• Ｃ：流量係数（m^1/2/s）
• Ｂ：水路の幅（m）

【備考】
　若手勉強会用に作成したのでもってきました。土木公式集や水理公式集にいろいろ載ってます。

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