La formule de Manning est une équation développée par Robert Manning en 1891 qui caractérise l’écoulement de l’eau alimentée par gravité dans les ruisseaux et les canaux. Manning a déterminé que les caractéristiques de vitesse d’écoulement des canaux ouverts d’eau courante dépendent de plusieurs facteurs. Cela comprend la pente du lit du cours d’eau, la rugosité des parois du canal ou des berges du cours d’eau et le rayon hydraulique du canal. Le rayon hydraulique est calculé en divisant la section transversale du cours d’eau ou du canal par son périmètre mouillé et les parois d’un canal, ou le lit du cours d’eau et les berges d’un cours d’eau ouvert.
Les hydrologues utilisent la formule de Manning pour déterminer le caractère d’écoulement des cours d’eau dans des conditions normales et de crue. Il peut également être utilisé pour déterminer la taille et la pente optimales d’un canal artificiel tel qu’un aqueduc d’approvisionnement en eau. L’équation de Manning ne concerne pas les conduites fermées ou les systèmes sous pression, mais simplement les cours d’eau ou les canaux ouverts à l’atmosphère.
Un élément critique de la formule de Manning est la valeur de la rugosité de la paroi, connue sous le nom de coefficient de Gauckler-Manning. Ce nombre est basé sur un ensemble complexe de facteurs. La forme du chenal, la végétation spécifique de la région et le débit du cours d’eau sont tous pris en compte, tout comme la saison de l’année.
Les hydrologues qui peuvent ne pas être en mesure d’étudier un cours d’eau entier peuvent accéder à des sites de référence sur Internet indiquant les facteurs de rugosité pour différents cours d’eau. Celles-ci peuvent être répertoriées sous forme de photographies des lits ou des berges des cours d’eau. Le chercheur peut observer le cours d’eau et comparer la berge du cours d’eau à l’ensemble de référence photographique pour déterminer les facteurs de rugosité de l’équation.
La complexité de la formule de Manning change pour les cours d’eau en crue. La formule de Manning doit être considérée comme une estimation dans les meilleures conditions, d’autant plus que les lits naturels des cours d’eau changent de caractère sur de très courtes distances. Un calcul précis du débit peut être techniquement impossible.
Les mesures du débit d’un cours d’eau peuvent être effectuées à l’aide d’un déversoir ou d’un canal d’écoulement calibré pour mesurer le volume d’eau au fil du temps. Les déversoirs ont une section transversale spécifique qui permet à l’eau de s’écouler dessus pour chaque unité de hauteur d’eau. Ces mesures peuvent ensuite être utilisées pour affiner les variables de la formule de Manning afin d’améliorer l’estimation. La valeur de la formule de Manning est généralement utilisée dans les situations où le débit du cours d’eau ne peut pas être mesuré, soit en raison de la dynamique complexe du cours d’eau, soit en cas de crue.