Was ist Mannings Formel?

Die Manning-Formel ist eine 1891 von Robert Manning entwickelte Gleichung, die den Fluss von durch Schwerkraft gespeistem Wasser in Bächen und Kanälen charakterisiert. Manning stellte fest, dass die Fließgeschwindigkeitseigenschaften offener Kanäle fließenden Wassers von mehreren Faktoren abhängen. Dazu gehören die Neigung des Bachbettes, die Rauheit der Kanalwände oder Bachufer und der hydraulische Radius des Kanals. Der hydraulische Radius wird berechnet, indem die Querschnittsfläche des Baches oder Kanals durch seinen benetzten Umfang und die Wände eines Kanals oder das Bachbett und die Ufer eines offenen Baches dividiert wird.

Hydrologen verwenden die Manning-Formel, um den Fließcharakter von Bächen unter Normal- und Hochwasserbedingungen zu bestimmen. Es kann auch verwendet werden, um die optimale Größe und Neigung eines künstlichen Kanals, beispielsweise eines Wasserversorgungs-Aquädukts, zu bestimmen. Mannings Gleichung bezieht sich nicht auf geschlossene Rohre oder Drucksysteme, sondern lediglich auf Ströme oder Kanäle, die zur Atmosphäre hin offen sind.

Ein entscheidendes Element in Mannings Formel ist der Wert der Wandrauheit, der als Gauckler-Manning-Koeffizient bekannt ist. Diese Zahl basiert auf einer Reihe komplexer Faktoren. Berücksichtigt werden die Form des Kanals, die spezifische Vegetation des Gebiets und die Menge des Bachflusses sowie die Jahreszeit.

Hydrologen, die nicht in der Lage sind, einen gesamten Bach zu untersuchen, können auf Referenzseiten im Internet zugreifen, die Rauheitsfaktoren für verschiedene Bachläufe anzeigen. Diese können als Fotos von Bachbetten oder Ufern erscheinen. Der Forscher kann den Bach beobachten und das Bachufer mit dem fotografischen Referenzsatz vergleichen, um die Rauheitsfaktoren in der Gleichung zu bestimmen.

Die Komplexität von Mannings Formel ändert sich für überflutete Bäche. Mannings Formel sollte als Best-of-Schätzung betrachtet werden, insbesondere da natürliche Bachbetten ihren Charakter über sehr kurze Distanzen ändern. Eine genaue Durchflussberechnung kann technisch unmöglich sein.

Stromflussmessungen können mithilfe eines kalibrierten Wehrs oder Durchflusskanals durchgeführt werden, um das Wasservolumen im Zeitverlauf zu messen. Wehre haben einen bestimmten Querschnitt, der für jede Wasserhöheneinheit den Wasserfluss über sie ermöglicht. Diese Messungen können verwendet werden, um die Variablen in Mannings Formel anzupassen und so die Schätzung zu verbessern. Der Wert der Manning-Formel wird typischerweise in Situationen verwendet, in denen der Bachfluss nicht gemessen werden kann, sei es aufgrund komplexer Bachdynamiken oder im Falle einer Überschwemmung.

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