Wodociągi i kanalizacje

Obliczenia hydrauliczne 

przewodów kanalizacyjnych

Hydrauliczne 

obliczanie 

kanału 

polega 

na 

wyznaczaniu:

• wymiarów kanału, 
•określaniu jego napełnienia
•prędkości przepływu. 

Obliczeń  dokonujemy  na  poszczególnych  odcinkach 
sieci,  między  węzłami,  na  podstawie  uprzednio 
określonego  maksymalnego  przepływu  i  przyjętego 
spadku kanału.

Założenia wstępne

W celu uproszczenia obliczeń zakłada się: 

• stałe natężenie przepływu na odcinku kanału, 
• niezmienny spadek dna kanału,

• stałe wymiary i przekrój kanału,

• niezmienną chropowatość w przekroju 
poprzecznym.

Założenia te prowadzą do przyjęcia jednostajnego 
ruchu ścieków w kanałach, a więc linia energii, 
piezometryczna linia ciśnień oraz zwierciadło ścieków 
i dno kanału są do siebie równoległe i odpowiadają 
spadkowi hydraulicznemu „i” 

L

i

hstr





 



hstr

 - wysokość strat na tarcie [m], 

   L  - długość odcinka kanału [m], 
   i   - spadek hydrauliczny [%

0

].

 

W dalszych obliczeniach hydraulicznych przyjmuje się 
również założenie, że prędkość przepływu jest stała 
we  wszystkich  punktach  przekroju  strumienia,  czyli 
rozpatrujemy średnią prędkość w przekroju:

cz

F

Q

V 

 

  V - średnia prędkość w przekroju [m/s], 
 Q  - natężenie przepływu [m

3

/s], 

F

cz

 - powierzchnia czynna przekroju [m

2

]. 

Podstawowe wzory stosowane w 

obliczeniach 

Podstawowymi wzorami, stosowanymi w 

hydraulicznym obliczaniu kanałów są: 

1. wzór Chezy 

i

R

c

V

h







 

 V - średnia prędkość w przekroju [m/s], 
R

h

 - promień hydrauliczny [m], 

 i  - spadek zwierciadła ścieków, równy spadkowi dna 
kanału przy przepływie o swobodnym zwierciadle, 
lub spadek linii ciśnień przy pracy kanału pod 
ciśnieniem,
  c - współczynniki [m

1/2

/s]; 

2. wzór Manninga 

2

/

1

3

/

2

1

i

R

n

V

h







 

n - współczynnik szorstkości 

Obliczanie hydrauliczne 

pojedynczego kanału

Obliczenia   hydrauliczne   kanałów   można   
przeprowadzić   jednym z następujących sposobów:

• bezpośrednie rachunkowe rozwiązanie równań 
(metoda analityczna),

•korzystanie z nomogramów i krzywych sprawności 
przekroju. 

W praktyce spotykamy się z dwoma przypadkami 
obliczeń hydraulicznych.

Projektowanie sieci. Znane jest natężenie przepływu 
Q  (dm

3

/s)  w  kanale  oraz  spadek  dna  kanału  i  (%

0

). 

Należy wyznaczyć kształt i wymiary kanału całkowicie 
lub  częściowo  napełnionego  oraz  określić  napełnienie 
h (cm) i prędkość przepływu v (m/s).

Kontrola pracy istniejącej sieci. Znany jest kształt i 
wymiary  kanału  oraz  jego  spadek  i  (%

0

).  Należy 

określić  natężenie  przepływu  Q  (dm

3

/s)  i  prędkość 

przepływu  v  (m/s)  przy  zaobserwowanym  w  kanale 
napełnieniu h (cm). 

Metoda analityczna

Metoda analityczna hydraulicznego obliczania kanałów 
polega  na  wyznaczeniu  podstawowych  wielkości 
charakteryzujących  kanał  (kształt,  wymiary)  oraz 
panujących  w  nim  warunków  przepływu  (napełnienie, 
prędkość  przepływu)  na  podstawie  przyjętych  do 
obliczeń wzorów i zależności. 

Rachunkowy sposób obliczeń hydraulicznych kanałów 
jest żmudny i czasochłonny ze względu na potrzebę 
wyznaczania wielkości promienia hydraulicznego w 
funkcji napełnienia oraz konieczność stosowania 
metody kolejnych przybliżeń w celu określenia 
warunków przepływu. 

Nomogramy i krzywe sprawności

Ze względu na żmudne obliczenia metodą analityczną, 
w obliczeniach hydraulicznych kanałów korzystamy 
najczęściej z nomogramów sporządzonych do wzoru 
Manninga. 

Z nomogramów można w prosty sposób odczytać dla 
danego natężenia przepływu i spadku kształt i wymiar 
kanału, jego napełnienie oraz prędkość (sieć 
projektowana) 
lub
przy danym spadku, kształcie i wymiarach kanału oraz 
jego napełnieniu, określić natężenie przepływu i 
prędkość (kontrola pracy istniejącej sieci) 

Obliczenia hydrauliczne kanałów możemy 
przeprowadzić, wykorzystując również krzywe 
sprawności przekroju. 

Krzywe te, wykonane do wzoru Manninga, dla różnych 
przekrojów kanału, ilustrują stosunek natężenia 
przepływu i prędkości przy napełnieniu całkowitym. 

o

o

V

V

Q

Q









 

 Q, V  - natężenie przepływu i prędkość przy 
częściowym napełnieniu kanału, 
Q

o

, V

0

 - natężenie przepływu i prędkość przy 

całkowitym napełnieniu.