重力流量は、マニングの式を使用して計算されます。これは、圧力の影響を受けない開水路システムの均一な流量に適用されます。 開水路システムのいくつかの例には、小川、河川、パイプなどの人工の開水路が含まれます。 流量は、チャネルの面積と流れの速度に依存します。 傾斜が変化したり、水路が曲がったりすると、水深が変化し、流速に影響を与えます。
重力による体積流量Qを計算するための方程式を書き留めます。Q= AV、ここでAは 流れ方向に垂直な流れの断面積。Vは断面平均速度です。 流れの。
計算機を使用して、使用している開水路システムの断面積Aを決定します。 たとえば、円形パイプの断面積を見つけようとしている場合、方程式は次のようになります。
A = \ frac {\ pi} {4} D ^ 2
ここで、Dはパイプの内径です。 パイプの直径がD = .5フィートの場合、断面積は次のようになります。
A = \ frac {\ pi} {4}（0.5 \ text {ft}）^ 2 = 0.196 \ text {ft} ^ 2
断面の平均速度Vの式を書き留めます。
V = \ frac {k} {n} R_h ^ {2/3} S ^ {1/2}
ここで、nはマニング粗さ係数または経験定数Rです。h は水力半径、Sは水路の底部勾配、kは変換定数であり、使用している単位系のタイプによって異なります。 米国の慣習単位を使用している場合、k = 1.486、SI単位は1.0です。 この方程式を解くには、水力半径と開水路の勾配を計算する必要があります。
油圧半径Rを計算しますh 次の式Rを使用した開水路のh = A / P、ここでAは流れの断面積、Pは接液周囲長（断面の周囲長）です。 たとえば、パイプの面積Aが0.196ft²で周囲長がP = 1.57 ftの場合、水力半径は次のようになります。
R_h = \ frac {A} {P} = \ frac {1.96 \ text {ft} ^ 2} {1.57 \ text {ft}} = 0.125 \ text {ft}
S = hを使用して、チャネルの底部勾配Sを計算します。f/ L、または代数式の勾配=上昇を実行で割った値を使用して、パイプをx-yグリッド上の線として描写します。 上昇は垂直距離yの変化によって決定され、ランは水平距離xの変化として決定できます。 たとえば、y = 6フィートの変化とx = 2フィートの変化が見つかったので、勾配Sは次のようになります。
S = \ frac {\ Delta y} {\ Delta x} = \ frac {6 \ text {ft}} {2 \ text {ft}} = 3
作業している領域のマニングの粗さ係数nの値を決定します。この値は領域に依存し、システム全体で変化する可能性があることに注意してください。 値の選択は計算結果に大きな影響を与える可能性があるため、設定された定数のテーブルから選択されることがよくありますが、フィールド測定から逆算することもできます。 たとえば、完全にコーティングされた金属パイプのマニング係数は0.024 s /（m1/3）油圧ラフネステーブルから。
n、S、およびRに対して決定した値を差し込んで、流れの平均速度Vの値を計算します。h Vの方程式に。 たとえば、S = 3であることがわかった場合、Rh = .125フィート、n = 0.024、k = 1.486の場合、Vは等しくなります
V = \ frac {k} {n} R_h ^ {2/3} S ^ {1/2} = \ frac {1.486} {0.24} 0.125 ^ {2/3} 3 ^ {1/2} = 26.81 \ text {ft / s}
重力による体積流量Qの計算：Q = AV。 A =0.196ft²およびV = 26.81 ft / sの場合、重力流量Qは次のようになります。
Q = AV =（0.196 \ text {ft} ^ 2）（26.81 \ text {ft / s}）= 5.26 \ text {ft} ^ 3 \ text {/ s}
したがって、チャネルのストレッチを通過する体積水の流量は5.26ft³/ sです。
