Descarga uniforme en un canal rectangular

I descarga variada, II descarga uniforme; h profundidad de descarga, JS pendiente del fondo uniforme, JW pendiente del perfil de la superficie del agua, L0 longitud del canal con pendiente del fondo, JS y ancho constante, v velocidad de flujo, encuadre rojo volumen de contro

Con un flujo en canales abiertos uniforme, la profundidad de descarga h permanece igual, es decir, paralela al fondo. Esto significa también que la velocidad de flujo v permanece constante.

La profundidad de descarga h se puede describir también como altura de la presión (un componente de la energía específica). Estas energías específicas se suelen representar en forma de pendientes de línea. En la pendiente de línea de energía J, la profundidad de descarga h suele ser el componente más significativo. En un flujo en canales abiertos uniforme, la pendiente de línea de energía J es igual a la pendiente del fondo JS y, por tanto, a la profundidad de descarga h. La llamada descarga normal domina en el flujo en canales abiertos uniforme, es decir, que la pendiente del fondo JS compensa las pérdidas por fricción en la descarga Q. La línea de energía, el perfil de la superficie del agua y la pendiente del fondo son paralelos.

azul: pendiente de línea de energía J: hv/L=(E1 - E2)/L

verde: pendiente del perfil de la superficie del agua Jw: [(h1 + z1)-(h2 + z2)]/L

rojo: pendiente del fondo Js: (z1 - z2)/L

Según Bernoulli, la energía específica total Etot está compuesta por tres componentes:

  • altura de velocidad (v²/2g)

  • altura de la presión (h=p/ρg)

  • altura geodésica (z)

Ecuaciones de flujo

Las ecuaciones de flujo describen la relación entre la descarga Q y la profundidad de descarga h en una forma de la sección transversal y una característica de rugosidad dadas. La forma de la sección transversal se tiene en cuenta en el radio hidráulico; la profundidad de descarga h es un componente de la pendiente de línea de energía J.

Las ecuaciones de flujo utilizadas con asiduidad para canales habituales son

  • Darcy-Weisbach

  • Manning-Strickler (también Gauckler-Manning-Strickler).

Las ecuaciones de flujo se basan en valores empíricos.