排水能力计算器
这个计算器估算圆形管道在满流状态下的重力流能力。管道内径使用英寸，纵向坡度使用百分比，并填写曼宁粗糙系数 n，结果以美制加仑每分钟 GPM 显示。
这是水力条件的初步筛查，不是给排水规范中的管径选型表。输入的直径应为实际内部水力直径，粗糙系数则应反映安装后管道的真实状况。
计算公式
美国联邦公路管理局给出的满流圆管形式为
Q = 53.01 × D^(8/3) × S^(1/2) ÷ n
其中 Q 的单位为立方英尺每天，D 是英寸表示的直径，S 是 ft/ft 表示的坡度，n 是曼宁粗糙系数。程序先把百分比坡度除以 100，换成 ft/ft，再把立方英尺每天换算为 GPM。
直径和 n 必须大于零。坡度为零时，理想重力流能力为零；对于这个有方向的模型，负坡度属于无效输入。
完整示例
取一根内径 4 英寸的光滑管道，坡度为 1%，并设 n = 0.012。
S = 1 ÷ 100 = 0.01 ft/ft
曼宁公式得到约 17,810 ft³/day，换算后约为 92.5 GPM。使用不同位数的取整常数时，结果可能有很小差异。
因此，这根 4 英寸管道在 1% 坡度和 n = 0.012 的假设下，估算满流能力为 92.5 GPM。
如何理解结果
结果表示圆形管道在给定坡度和阻力下满流且均匀流动时的理想能力。直径的影响很强，因为公式使用 8/3 次方。粗糙系数越高，估算流量越低；坡度越大，流量按其平方根增加。
这个数值不能回答场地能够安全承受多少降雨。汇水面积、降雨强度、入口截流能力、调蓄空间、下游控制和允许顶托水位都要另行评估。
精度和局限
曼宁公式假定稳定、均匀、由重力驱动的明渠流动。完全充满的管道也可能处于承压状态，此时能量损失、边界条件和压力流模型可能更合适。程序没有模拟部分充满深度、入口和出口损失、弯头、节点、尾水、沉积物、堵塞、老化、夹带空气或回水影响。
公开的 n 值只是估计，安装后的实际状况可能不同。当地给排水、雨洪、道路和环境规定还可能要求最小管径、设计暴雨、充满度、流速与安全系数。施工前必须由合格设计人员检查控制性规范和完整系统。
资料来源
- 美国联邦公路管理局岩土工程通告第 7 章，用于核对满流圆管公式、变量定义和粗糙系数示例。
- 美国联邦公路管理局《桥梁安全水力设计》，用于核对通用曼宁流量公式和美制单位换算系数。
编辑记录
本文由 SoupCalc 编辑团队编写并核对公式。4 英寸示例、零坡度行为、粗糙系数校验和单位换算都已独立测试。
最后复核日期为 2026 年 8 月 10 日。