Velocidade Manning em canal aberto

A velocidade média em um canal aberto é o primeiro número que uma verificação de drenagem, irrigação ou hidráulica fluvial precisa quando a rugosidade, o raio hidráulico e a declividade do leito já são conhecidos. A fórmula de Manning entrega essa velocidade de imediato: V igual a k sobre n vezes R elevado a dois terços vezes a raiz quadrada de S. Esta calculadora de velocidade Manning em canal aberto aceita o coeficiente de rugosidade n, o raio hidráulico R e a declividade de energia ou de leito S, e devolve a velocidade média em metros por segundo quando você usa unidades SI com k igual a um, ou em pés por segundo quando usa unidades consuetudinárias dos EUA com k igual a 1.486.

Fórmula de Manning para a velocidade média em canal aberto

A lei empírica de resistência de Robert Manning é o caminho cotidiano com que engenheiros civis e agrícolas transformam um número de rugosidade, um raio hidráulico e uma declividade em uma velocidade média. Escrita para escoamento uniforme, é V igual a k sobre n vezes R elevado a dois terços vezes a raiz quadrada de S.

O raio hidráulico R é a área de escoamento dividida pelo perímetro molhado; é um comprimento, não o raio geométrico de um círculo, e é o tamanho característico que aparece em toda fórmula de atrito de canal aberto. A declividade S é o gradiente de energia adimensional, muitas vezes tomado como declividade de leito em trechos prismáticos longos em profundidade normal.

O coeficiente de rugosidade n junta textura do grão, vegetação, irregularidades e alinhamento em um único número: concreto acabado costuma ficar perto de 0.012 a 0.015, canais de terra perto de 0.020 a 0.030, e leitos com mato ou seixos ainda mais altos. O fator k carrega o sistema de unidades. No SI, com R em metros, k vale um e V sai em metros por segundo.

Nas unidades consuetudinárias dos EUA, com R em pés, k vale 1.486 e V sai em pés por segundo; alguns manuais arredondam esse fator para 1.49, mas esta calculadora conserva 1.486 para a automação não se desviar da conversão usual dos livros.

Como n fica no denominador e S vai sob uma raiz quadrada, nenhum pode ser zero nem negativo: rugosidade nula implicaria escoamento sem atrito, e declividade nula ou adversa não impulsionaria uma velocidade positiva de escoamento uniforme sob esta lei. n ou S negativos são erro de dados, não um caso físico que esta página anuncie. O raio hidráulico também precisa ser positivo, porque uma seção seca ou degenerada não tem velocidade média com sentido a informar.

Quando o cálculo da velocidade de Manning ajuda

Projetistas de drenagem e irrigação dimensionam valetas, canais revestidos e laterais de terra pegando primeiro o raio hidráulico da seção a partir do levantamento ou de um auxiliar de geometria, e em seguida aplicando a equação de Manning para ver se a velocidade média fica abaixo de um limite erosivo ou acima de um limite de assoreamento.

Planilhas municipais de águas pluviais que misturam trechos SI e consuetudinários dos EUA precisam de um oráculo determinístico para que um k de 1.486 nunca vire 1.49 em uma célula e 1 na seguinte. Cursos universitários de canais abertos e geradores de prova precisam das formas SI e dos EUA sem manter dois caminhos de código, e precisam que os casos de n nulo e declividade nula falhem em voz alta em vez de devolver infinito ou um NaN silencioso.

Aplicativos de campo usados por equipes de topografia podem aceitar um n medido ou de projeto, um R da geometria da mira e uma declividade de leito levantada, e devolver a velocidade média para calibrar a rugosidade. Esta página não é um resolvedor de geometria de seção trapezoidal e não calcula R a partir da largura de fundo, da profundidade e do talude; não é um iterador de profundidade normal e não resolve a profundidade de escoamento dado o vazão.

Prefira esta capacidade quando você já tem n, R e S e só precisa da velocidade média.