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Escoamento Permanente em Canais Naturais no HEC-RAS

Postado em: 18/02/2014 Nenhum comentário

Neste artigo, falaremos um pouco sobre a ocorrência de Escoamento Permanente em Canais Naturais, o que não ocorre na maioria dos casos. Para isso utilizaremos referências como Ven te Chow e Gribbin para assegurar as informações apresentadas no texto.

De acordo com (Gribbin, 2009) um escoamento pode ser considerado permanente e uniforme quando as variações nos valores de vazão, área da seção transversal e declividade são mínimas e tendem a ser desprezíveis ao longo do tempo. Além disso, o escoamento pode ser dito permanente se ele varia lentamente em função do tempo, o que ocorre comumente em alguns trechos de rios e canais naturais.

Ainda de acordo com Chow (1941), um escoamento é dito uniforme se sua profundidade, área molhada, velocidade e vazão permanecem constantes ao longo do tempo, além disso, um fator importante é que a Linha de Energia deste escoamento, sua linha de superfície da água e o fundo do canal devem ser linhas paralelas, conforme figura apresentada abaixo.

escoamento permanente em canais

Escoamento em canais. Fonte: Chow 1941

Apesar de estas condições serem extremamente raras em canais naturais, podemos considerar que um escoamento é permanente uniforme a partir da adoção de pequenos trechos durante análise, onde nestes pequenos trechos as variáveis apresentadas acima se tornem constantes.

Para a realização de uma análise de escoamento buscando levantar costas de inundação podemos utilizar o escoamento permanente uniforme. Isso se deve ao fato de cursos d’água com seções transversais e asperezas variáveis possuírem profundidades normais que podem ser calculadas a partir da equação de Manning.

De acordo com Gribbin (2009), cursos d’água naturais frequentemente escoam em uma condição de inundação, ou seja, com profundidade acima da margem, sendo assim, podemos calcular essa profundidade referente a inundação utilizando a equação de Manning. Abaixo é apresentada a equação de Manning.

equação de manning

Equação de Manning.

Onde:

  • V = Velocidade do Escoamento
  • R = Raio Hidráulico da Seção
  • H = Profundidade normal
  • I = Declividade
  • n = Coeficiente de Manning

A partir da Equação de Manning, podemos encontrar a vazão de uma seção, ou utilizar a vazão para encontrar a profundidade, Para realizar estes cálculos devemos aplicar a fórmula apresentada acima na Equação da Continuidade (Q = v.A), onde Q é a vazão que será calculada, v é a velocidade do escoamento e A é área molhada da seção. Veja na imagem abaixo como ficaria a Equação da Continuidade caso utilizemos a Equação de Manning para calcular a velocidade do escoamento.

formula da continuidade

Equação da Continuidade

Com isso, finalizamos este artigo onde apresentamos a formulação matemática para o cálculo da vazão em um escoamento permanente, utilizando as Equações da Continuidade e de Manning, que é um assunto tratado em um de nossos próximos cursos.

Caso tenha ficado alguma dúvida referente ao artigo ou em relação ao curso de HEC-RAS vale a pena visitar nossa comunidade de Perguntas e Respostas. Lá, você poderá interagir com o autor e com os demais usuários para retirar algumas dúvidas que possam ter surgido.

Até a próxima!

Sobre o autor:

Rafael Colucci Professor universitário, iniciou seus estudos envolvendo o AutoCAD nos meados de 2001 ainda na versão R14, vindo a conhecer o Civil 3D em 2010, utilizando o como ferramenta para elaboração de projetos necessários em sua dissertação de Mestrado. Desde então é um profundo apaixonado deste software, tendo trabalhado em projetos de Estudos Ambientais e Rompimento de barragens (DAMBREAK).
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