perfil hidràulic

m

Geografia

Construcció i obres públiques

Diagrama representatiu de la profunditat d’un corrent líquid al llarg d’una conducció lliure, tenint en compte el cabal circulant, les variacions de la cota de fons, de la secció transversal i de la rugositat, i també la posició i les característiques dels punts de control.

Hom l’estudia normalment en règim permanent, definint les condicions en cada perfil a través de la profunditat y i la velocitat mitjana en la secció v. Per a la determinació de les pèrdues d’alçària d’energia, hom utilitza la fórmula de Chézy. S'estableixen primerament les condicions ideals de circulació en règim uniforme com si es mantingués indefinidament (yo,vo). En cada secció, per a una alçària d’energia determinada, un mateix cabal es pot produir amb dos règims diferents, i hom diu que s’hi produeix un règim crític (yc, vc) quan hi ha un sol règim possible (que, per tant, depèn únicament de les condicions geomètriques de la secció); la condició perquè es produeixi és donada pel nombre de Froude de mòdul unitat (F=1). Quan Fyc;vc), hom diu que hi ha un règim lent i, en el cas contrari, que hi ha un règim ràpid. En els trams en què hi ha règim lent, les condicions de circulació en cada secció són determinades per un control aigües avall, mentre que quan hi ha règim ràpid, són les condicions aigües amunt les determinants de la variació aigües avall. En la forma del perfil de variació, així com en la seva classificació, hi té influència el valor i el signe del pendent del fons (So), combinat amb la posició del nivell lliure respecte de les línies de règim crític i de règim normal (uniforme i permanent). En l’estudi en trams amb pendent de fons constant, quan So és negatiu, hom diu que el pendent de la conducció és advers, i quan és nul, horitzontal; quan So és positiu, hom l’anomena suau, crític o pronunciat segons que la profunditat normal yo sigui inferior, igual o superior a la profunditat crítica yc. Quant a la posició del perfil respecte de les línies de profunditat normal i crítica, hom l’anomena del tipus 1, 2 o 3, segons que estigui situat per sobre de les dues línies, entre les dues o per sota de les dues. D’aquesta manera, hom obté dotze formes diferents del perfil superficial en una conducció de secció rectangular i pendent uniforme. En el cas general, hom determina, en primer lloc, les profunditats del canal en les seccions de control que hi hagi (assuts, embocadures, sobreeixidors, comportes, ràpids, discontinuïtats del pendent, etc), i hom determina per diferències finites entre perfils successius (equiparant la variació de l’alçària d’energia a la valor que resulta de l’expressió de Chézy), tenint en compte el sentit d’avanç segons que la profunditat estigui per sobre o per sota de la crítica. Quan el perfil superficial travessa la línia de profunditat crítica, hi ha una discontinuïtat en el càlcul, i s’ha de tenir en compte que la transició de règim lent a règim ràpid es produeix en les condicions normals de pèrdua d’energia, mentre que el pas de règim ràpid a règim lent es produeix sempre amb un ressalt hidràulic, amb una longitud i una pèrdua d’alçada d’energia determinades específicament per a aquest fenomen.