Escoamentos com superfície livre
Exercício 1
Considere um canal de secção rectangular, de 2.0 m de largura, com revestimento em betão liso ( K = 75 m1/3 s -1 ) onde se escoa um caudal de 2.5 m3/s .
1.1. Determine a altura do escoamento uniforme para os declives:
a) i1 = 0.01 b) i2 = 0.001.
1.2. Calcule a altura crítica, a velocidade crítica, a energia crítica e o declive crítico.
1.3. Classifique os declives i1 e i2 anteriores.
Exercício 2
Num colector de águas pluviais, de 1.00 m de diâmetro, com revestimento em betão liso e com declive de 0.02, escoa-se um caudal de 500 l/s.
Determine a altura do escoamento uniforme e a altura crítica.
Exercício 3
Um canal de secção rectangular de 2.5 m de largura, com revestimento em betão liso e com declive constante, liga-se directamente a uma albufeira.
Sendo de 3 m3/s o caudal escoado, determine a altura na secção de entrada do canal e a altura da superfície livre da albufeira em relação à soleira dessa secção, para:
a) i1 = 0.01 b) i2 = 0.001.
Exercício 4
Considere o canal de secção rectangular, com 2 m de largura e revestido a betão liso, representado em perfil na figura, cujos troços são suficientemente compridos para que neles se estabeleça o regime uniforme.
4.1. Determine o caudal escoado no canal.
4.2. Faça o traçado qualitativo do perfil da superfície livre identificando as curvas de regolfo e os ressaltos que eventualmente se possam formar, e calcule as alturas de água nos pontos A, B e C.
Exercício 5
Considere o canal de secção rectangular, com 3 m de largura e revestido a betão liso, representado em perfil na figura, cujos troços são suficientemente compridos para que neles se estabeleça o regime uniforme.
5.1. Determine o caudal escoado no canal.
5.2. Faça o traçado qualitativo do perfil da superfície livre identificando as curvas de regolfo e os ressaltos que eventualmente se possam formar, e calcule as alturas de água nos pontos A, B, C e D.
Exercício 6
De uma albufeira com a superfície livre à cota 125.0 m, corre água para um canal de secção rectangular com 2 m de largura, em betão liso, cuja soleira de saída se encontra à cota 122.0 m.
6.1. Determine o caudal escoado no canal.
6.2. Faça o traçado qualitativo do perfil da superfície livre identificando as curvas de regolfo e os ressaltos que eventualmente se possam formar, e calcule as alturas de água nos pontos A, B, C e D.
Exercício 7
Considere o canal de secção rectangular, com 2 m de largura e revestido a betão liso, representado em perfil na figura, cujos troços são suficientemente compridos para que neles se estabeleça o regime uniforme.
7.1. Determine o caudal escoado no canal, sabendo que o troço BC é de declive fraco e que a altura de água em C é de 0.45 m.
7.2. Faça o traçado qualitativo do perfil da superfície livre, identificando as curvas de regolfo e os ressaltos que eventualmente se possam formar, e calcule as alturas de água nos pontos A, B, e C.
Exercício 8
Uma comporta plana, com aresta inferior cortada em bisel, regula o caudal entrado no canal representado em perfil na figura, revestido de betão, com secção rectangular de 3.0 m de largura, cujos troços são suficientemente compridos para que neles se estabeleça o regime uniforme.
A abertura inferior da comporta é de 0.25 m e têm um coeficiente de contracção de 0.60. Sendo o caudal escoado de 4.5 m3/s, faça o traçado qualitativo do perfil da superfície livre identificando as curvas de regolfo e os ressaltos que eventualmente se possam formar, e calcule as alturas de água nos pontos A, B, e C.
Exercício 9
Um reservatório de grandes dimensões alimenta um canal de secção rectangular com 2m de largura ( K = 75 m1/3 s -1 ). No troço AB, de declive 0.001, observa-se uma altura uniforme de 1.00 m. Os troços AB, BC e CD são suficientemente extensos para que neles se estabeleça o regime uniforme. As alturas uniformes em BC e CD são respectivamente 0.30 e 0.70 m.
9.1. Determine o caudal escoado no canal e a cota da superfície livre do reservatório de alimentação.
9.2. Faça o traçado qualitativo do perfil da superfície livre, identificando as curvas de regolfo e os ressaltos que eventualmente se possam formar, e calcule as alturas de água nos pontos A, B, C, D e E.
Exercício 10
Considere o canal rectangular revestido a betão, representado em perfil na figura, onde se escoa um caudal de 10 m3/s e cujos troços são suficientemente longos para que neles se estabeleça o regime uniforme
A comporta plana vertical, localizada em B, tem uma abertura inferior de 0.50 m e um coeficiente de contracção de 0.6.
Calcule as alturas do escoamento nas secções A, B, C e D, e trace o perfil da superfície livre, identificando as curvas de regolfo e os ressaltos que eventualmente se possam formar.
