Vazão e Hidráulica de Canais

Vazão e hidráulica de canais descrevem como a água se move através de canais abertos e como sua descarga está relacionada à profundidade, declividade e rugosidade, sendo medida na prática.

Definition

Vazão é o fluxo de água em um canal aberto, e hidráulica de canais é o corpo de teoria que relaciona a profundidade, velocidade e descarga desse fluxo à geometria do canal, declividade e rugosidade sob uma superfície de água livre.

Scope

Este tópico abrange os princípios do fluxo em canal aberto, fluxo uniforme e gradualmente variado, equações de resistência que relacionam a velocidade às propriedades do canal, e a medição da vazão através de medição de corrente e curvas-chave de descarga. Ele trata do fluxo dentro do canal em si, enquanto o sedimento e a forma do canal são abordados em um tópico separado.

Core questions

• Como a descarga está relacionada à profundidade, declividade e rugosidade do canal?
• O que distingue o fluxo uniforme, gradualmente variado e rapidamente variado?
• Como a vazão é medida em campo?
• Como uma curva-chave de descarga transforma o nível da água em descarga?

Key concepts

• Fluxo em canal aberto
• Fluxo uniforme e gradualmente variado
• Equação de Manning e rugosidade
• Raio hidráulico e seção transversal
• Medição de descarga
• Curva-chave de descarga

Key theories

Equações de resistência em canal aberto

Leis empíricas de resistência, como a equação de Manning, relacionam a velocidade média do fluxo à declividade do canal, raio hidráulico e um coeficiente de rugosidade, fornecendo os meios padrão de cálculo de descarga em canais abertos.

Curva-chave de descarga

Como o fluxo contínuo é impraticável de medir diretamente, a descarga é relacionada a um nível de água facilmente registrado através de uma curva-chave calibrada por medições periódicas com medidor de corrente, a base da medição de vazão.

Clinical relevance

A hidráulica de canais sustenta o projeto de canais, bueiros e obras de condução de inundações, a operação de redes de medição de vazão que fornecem dados para quase toda a hidrologia de superfície, e o roteamento de ondas de cheia através de sistemas fluviais.

History

A hidráulica de canais abertos desenvolveu-se através de fórmulas de resistência dos séculos XVIII e XIX (Chezy, Manning) e foi sintetizada no texto de Chow de 1959. A medição sistemática de vazão com medidores de corrente e curvas-chave de descarga, codificada por agências como o USGS, tornou os registros contínuos de descarga a espinha dorsal da hidrologia.

Key figures

• Ven Te Chow
• Robert Manning

Seminal works

• chow1959
• dingman2015
• rantz1982

Frequently asked questions

Como a descarga de um rio é medida continuamente?

A descarga é medida diretamente apenas periodicamente, medindo a velocidade ao longo do canal; essas medições calibram uma curva-chave de descarga para que o nível da água registrado continuamente possa ser convertido em descarga entre as medições diretas.

Para que é usada a equação de Manning?

Ela estima a velocidade média, e consequentemente a descarga, do fluxo em canal aberto a partir da declividade do canal, raio hidráulico e um coeficiente de rugosidade, sendo amplamente utilizada no projeto de canais, mapeamento de inundações e cálculo de descarga.