水理計算ツール
流量計算ツール
円形管・ボックス・U型水路
マニング式・クッター式に対応した流量計算ツール。
断面形状を選んで条件を入力するだけで、勾配ごとの流速・流量を一覧表示します。
🔵 円形管
🟦 ボックスカルバート
🌊 U型水路
📐 マニング式・クッター式
Glossary
用語解説
本ツールで使用している専門用語を、設計実務の参考としてまとめました。
A. 断面形状に関する用語
- 円形管
- φ（ファイ）で寸法を表す管。呼び径（D）で管のサイズを指定する。下水道・排水管で最も一般的に使用される断面形状。
- ボックスカルバート
- 幅（B）と高さ（H）で形状を定義する矩形断面の水路・暗渠。大断面の排水路や横断水路に多く用いられる。角部にハンチを設けることで応力集中を緩和する。
- U型水路（台形断面）
- 上部幅（Bt）・下部幅（Bb）・内高（H）で形状を定義する開水路。農業用水路や排水路に広く使われる。Bt = Bb のとき矩形断面となる。
- ハンチ（上部ハンチ・下部ハンチ）
- ボックスカルバートの角部を斜めに切り欠いた部分。本ツールでは45°（縦横等辺）を前提とする。ハンチ寸法が大きいほど有効流水断面積は減少する。
- 水深率（満流・割）
- 管内または水路内の水が何割の高さまで満たされているかを示す値。10割が満流（全断面が水で満たされた状態）。下水道設計では8〜9割を設計水深とすることが多い。
B. 断面諸元に関する用語
- 断面積 A（m²）
- 水が流れている部分の断面積。水深率に応じて変化し、流量 Q = A × V の計算に使用する基本値。
- 潤辺長 P（m）
- 水と接する管・水路壁の長さ（周長のうち水面を除く部分）。潤辺が長いほど摩擦抵抗が大きく、流速が低下する。
- 径深 R（m）
- 断面積 A を潤辺長 P で除した値（R = A / P）。水理的な代表長さとして流速・流量計算の基本値となる。径深が大きいほど流れやすい断面といえる。
C. 流量公式・係数に関する用語
- マニング式
- V = (1/n) × R2/3 × I1/2 で平均流速を求める公式。粗度係数 n・径深 R・動水勾配 I の3つのパラメータで計算できる。管路・開水路を問わず最も広く用いられる流速公式。
- クッター式
- V = C × √(R·I) で流速を求める古典的な公式。係数 C は勾配・粗度・径深から算出される。低勾配域（I < 0.0001）では収束しない場合があるため注意が必要。
- 粗度係数 n
- 管・水路壁面の粗さを表す係数。値が小さいほど壁面が滑らかで流れやすい。代表的な値：塩ビ管 0.010、コンクリート管 0.013、現場打ちコンクリート 0.015。
- 余裕率 α（%）
- 計算上の最大流量に対して設計上の余裕を持たせる割合。Q = A × V × α/100 で設計流量を算出する。閉合管（円形管・ボックス）は通常100%、開水路（U型水路）は80%が目安。
D. 勾配・流速・流量に関する用語
- 動水勾配 I（‰）
- 管路・水路の水面（エネルギー線）の勾配。1,000分の何メートル下がるかを表す（例：1.0‰ = 1/1000）。管内流では管底勾配と同一とみなすことが多い。
- 始点の勾配 IB / 終点の勾配 IE（‰）
- 本ツールで一覧表示する勾配の範囲の始まり（IB）と終わり（IE）。IE は始点 IB とステップ幅から自動計算される。
- 勾配ステップ（‰）
- IB から IE の範囲を何‰刻みで計算するかの間隔。ステップを小さくするほど細かい勾配一覧が得られるが、表示行数が増加する。
- 流速 V（m/s）
- 水が流れる速度（平均流速）。マニング式またはクッター式で算出する。設計では最小流速（自浄流速：0.6〜1.0 m/s 程度）と最大流速（管種による上限）の両方を確認する必要がある。
- 流量 Q（m³/s）
- 単位時間あたりに断面を通過する水の体積。Q = A × V × α/100 で算出する。計画流量と比較して管径・勾配の適否を判定する際に使用する。
【注意事項】
本解説は概略理解を目的としたものです。実際の設計では各設計基準の原文を必ず参照し、最終判断は担当技術者が行ってください。