Correnti a pelo libero - idraulica

Correnti a pelo libero

Canali: generalità. Caratteristiche delle correnti a pelo libero. Il moto uniforme: formula di Chézy.

Scala di deflusso. Canale rettangolare lungo. Canali a sezione composta (scavalcato e solcato): costruzione della scala di deflusso. Criteri di progettazione di canali in moto uniforme.

Il concetto di energia specifica. Caratteristica dell'energia in una sezione. Studio dell'andamento dell'energia a portata costante. Studio dell'andamento della portata ad energia costante.

Correnti lente e veloci. Alvei con forte pendente. Calcolo delle piccole perturbazioni (ed instationarie).

Equazione del moto permanente per alveo di forma qualsiasi. Equazione del moto permanente per alveo cilindrico. Tracciamento dei profili di moto permanente.

Differenzibilità di una corrente lenta e di una corrente veloce. Il risalto idraulico.

Equazione del risalto in canale di sezione generica. Equazione delle altezze computate del risalto in canale rettangolare. Dissipazione di energia dovuta al risalto.

Esempi notevoli di profili di moto permanente (paraclino in alveo a forte ed a debole pendente). Esempli notevoli di profili di moto permanente: cambii di pendenza.

Spinta totale della corrente. Soglie di sfiorato di fondo (in alveo a forte e a debole pendente) di piccola e rilevante grandezza. Passaggio tra le pile di un ponte: luci e stranresce.

Profilo di moto permanente generato da una soglia: strasmustante. Esempli notevoli di profili di moto permanente: gradini imprescindibili di fondo positivi e negativi.

Tracciamento dei profili di moto permanente: metodo delle differenze finite.

Canali a pelo libero: Caratteristiche delle correnti a pelo libero

Le correnti a pelo libero sono correnti idriche, che percorrono corsi d'acqua naturali o canali artificiali, caratterizzate dall'avere una parte della loro superficie di contorno, e precisamente quella superficiale, a contatto con l'aria che nello grande maggioranza dei casi è l'atmosfera. Questa superficie è detta superficie libera o pelo libero ed è una sup. isobarica p = cost.

• Sezione liquida
• Linea d'aria
• Sezione diatreme
• Contorno bagnato

Ipotesi di studio fondamentali

1. Correnti lineari

   cioè le traiettorie sono praticamente rettilinee e parallele in modo che in ogni sezione trasversale, che è piana, si ha una distribuzione idrostatica della pressione.

   L'intersezione di una superficie isobara con la superficie libera restituiscono una retta orizzontale. È quindi possibile pensare il grado del pelo libero di una superficie isobara e definirne un profilo longitudinale del pelo libero – pelo del pelo libero come l'linea di intersezione della superficie libera col cilindro di parete statiche verticali contenente una geomtrica trad Ruth.

Esempio sezione trapezia

La pressione del pelo libero è p = 0

Corrente lineare ⟹ pelo libero orizzontale

2. Pensiera dell'alveo tracia/dalío

   che le sezioni trasversali possono essere considerate piani verticali.

   Consideriamo un caso per cui abbiamo una parte del cilindro e superficie piana

   Consideriamo una superficie tradizionale a-a voliamo anche la prossimità che è completa.

   Considerando il punto di interazione tra a-a e sec. trasversali) e la elettricità prossimità (Pxy, ovvero che sforamento di t al solil principi centrali dell'arikuye instruzione attiva, oltre lezione crisi e il principi 32. passiamo per P) individua il punto B, fino al quale pasma le periferiche b-b e relative delle geometrie trad. * C-b

   Facendo lo stesso argomentato con il punto por alla dell'esclo dell'acqua - passiamo nel delle elastimetrie ci dice del relatimo con il limite escolo ce spasstare gicionando.

   Facendo lo stesso argomentato per il punto P religoni nel della superficie libera, troviamo anche una celle proximientante che in questo caso considerante coincidentale con la super macchina c-2.

Scala di deflusso. Canale rettangolare largo.

Quando per una determinata sezione vogliamo capire il legame tra la portata e l’altezza h noi tracciamo una scala di deflusso e ciò assume una forma grafica del tipo:

Per il moto uniforme tale relazione abbiamo visto essere: Q = A₀ C₀ √R₀ i

Vediamo l’utilità di questa relazione con un esempio pratico.

ESERCIZIO (esempio)

Per una determinata portata Q note le caratteristiche dell’alveo (forma, dimensione, pendenza, scabrezza) troviamo l’altezza h₀ di moto uniforme.

A = B • h P = B + 2 • h R = A / P = B • h / (B + 2 • h)

Dati: B = 10 m ; i = 0,005 ; c = 70 m^1/6 s Q = 50 m³/s h₀ = ?

Q = B • h • c ^{(B • h / (B + 2 • h))1/6} • i^1/2 = B • h • c ^{(B • h / (B + 2 • h))3/6} • i^1/2

Da questa formula non è possibile ricavare h in maniera diretta. Per cui si conviene trasformare il problema e invece di trovare h₀ noto Q procediamo per tentativi assegnando dei valori ad h fino a quando non intorno ad h c'è dato. Costruisco così una scala di deflusso, in cui Q = Q(h)

Calcolo:

S = ^a/_h = tg γ = 2

δ = 63°

S = 90° - 63° = 27°

l sin δ = h → l = h / sin δ

B = b + l cos δ = b + ^h/_{tg δ}

A = ^{B + b}/₂ h = ^{b + h / tg δ}/₂

h = (b + ^h/_{2 tg δ}) h

P = B + l = b + ^h/_{sin δ}

Risotto il problema del punto di vista geometrico può iniziare il problema di carattere idraulico costruendo le scale di deflusso per la sovralla e le polveri.

Scala di deflusso - Sovralla

Da questo momento in poi, dato che si è raggiunto il livello max alla sovralla all'orcio di questo dobbiamo sommare quella rettangolare che idealmente si crea sopra para la h fino a 2,50 m

H = (b₁ + b₂) h

P = b₀ + 2h / sin δ

R = A / P

C = R¹⁶

Q = P × C × √R²×1000