Teoria de Kennedy do sistema do canal: Conceito, limitações e projeto

Leia este artigo para aprender sobre o conceito, limitações e design dos canais de irrigação na Teoria do Sistema de Canais de Kennedy.

Conceito da Teoria de Kennedy:

O sistema de canais Upper Bari Doab é um dos mais antigos sistemas de irrigação. Sr. RG Kennedy, engenheiro executivo em Punjab, PWD foi encarregado deste sistema de canal em 1895. O canal não foi assoreado por um longo período. Ele reconheceu que o canal atingiu estágio estável e, portanto, alegou que a velocidade do fluxo também atingiu o estágio crítico. Ele estudou cerca de 20 locais no alcance estável deste sistema de canais e finalmente desenvolveu uma teoria que é conhecida após o seu nome.

O sedimento em canais fluentes é mantido em suspensão apenas pelos componentes verticais dos redemoinhos constantes, que podem sempre ser observados em toda a largura de qualquer riacho, fervendo suavemente até a superfície. (A razão para a produção de redemoinhos é a rugosidade da cama). De modo a obter uma expressão para a força de suporte do sedimento do fluxo, pode ser seguramente assumido que a quantidade de silte suportado é proporcional à largura do leito, todas as outras condições permanecem as mesmas.

Também varia com a velocidade do fluxo V ₀ . Pode ser tomado proporcional a V ₀ ^n-1 . É claro que quanto maior a velocidade, a força dos redemoinhos será maior. A força torna-se zero quando a velocidade é zero. Fator 'n' é algum índice.

De acordo com Kennedy, embora a profundidade seja a terceira variável, ela não poderia afetar nem o número nem a força dos redemoinhos.

Assim, a quantidade de silte suportada no fluxo pode ser expressa por A - B - V ₀ - V ₀ ^{n - 1} .

Onde, A é alguma constante;

B é a largura da cama do canal; e

V ₀ é a velocidade no estado estável.

A quantidade de silte transportada é dada por

AB V ₀ ^n-1 x V ₀ = AB V ₀ ⁿ

É essencial reconhecer aqui que todo o sedimento do lodo é considerado em suspensão. Claro que não há dúvida sobre o fato de que pequena quantidade de lodo mais pesado é transportada como uma carga de cama que rola ao longo da cama. Este montante variaria diretamente como BV _{0 em} vez de BV ₀ ⁿ .

Para incluir o lodo de rolamento também, o valor de n deve ser considerado menor do que seria se o silte suspenso fosse considerado isoladamente.

Kennedy plotou vários gráficos entre V ₀ e profundidade de fluxo e finalmente forneceu uma fórmula para calcular V ₀ . A fórmula é

V ₀ = C. D ⁿ

Onde

V ₀ é a velocidade crítica em m / s;

D é profundidade de suprimento total em m;

e C é constante. Depende do caráter do lodo. Mais grosso o material maior o valor da constante.

n é algum índice. Depende também do tipo de lodo.

Para o estado de Punjab, ele deu valores de C e n e, portanto, a fórmula é

V ₀ = 0, 546 D ^{0, 64} … (1)

Depois de reconhecer o fato de que o grau de silte também desempenha um papel importante, ele modificou a fórmula (1). A nova forma é

V = 0, 546 m. D ^{0, 64} … .. (2)

Onde m é CVR ou V / V ₀

Para o valor de areia grossa de m pode ser tomado como 1, 1 a 1, 2. Já para materiais mais finos, pode ser mantido entre 0, 8 e 0, 9.

Com base na teoria de Kennedy, as fórmulas de natureza similar, V = C. Dn, foram avançadas em várias regiões.

Limitações da teoria de Kennedy:

Eu. Na ausência de relação B / D, a teoria de Kennedy não fornece uma base fácil para fixar unicamente as dimensões do canal.

ii. Definições perfeitas de grau de silte e carga de lodo não são dadas.

iii. Fenômeno complexo de transporte de silte não é totalmente contabilizado e apenas o conceito de razão de velocidade crítica (m) é considerado suficiente.

iv. Não há disposição para decidir a inclinação longitudinal no âmbito da teoria.

v. Pelo uso das limitações inerentes à fórmula de Kutter, permanecem aplicáveis no procedimento de design de canal de Kennedy.

Projeto de Canais de Irrigação Utilizando a Teoria de Kennedy:

Quando um canal de irrigação deve ser projetado pela teoria de Kennedy, é essencial conhecer antecipadamente FSD (Q), coeficiente de rugosidade (N), CVR (m) e inclinação longitudinal do canal (S).

Então, fazendo uso da seguinte seção de três equações pode ser projetado por ensaios:

V = 0, 546 m. D ^{0, 64}

Q = AV; e

V = C√RS

O procedimento de design pode ser descrito nas seguintes etapas:

Eu. Assuma a profundidade de fornecimento razoável razoável, D.

ii. Usando a equação (1), descobrir o valor de V.

iii. Com este valor de V, usando a equação (2), descobrir A.

iv. Assumindo encostas laterais e a partir do conhecimento de A e D, descubra a largura da cama B.

v. Calcule R, que é a razão entre a área e o perímetro molhado.

vi. Usando a equação (3), descobrir o valor da velocidade real V.

Quando o valor assumido de D está correto, o valor de V no passo (f) será o mesmo que V calculado no passo (b), se não assumir outro valor adequado de D e repetir o procedimento até que ambos os valores de velocidade saiam para ser o mesmo.

Pode ser reconhecido aqui que, para os mesmos valores de Q, N e m mas com valores diferentes de S, podem ser desenhadas várias secções de canal. É desnecessário mencionar que todos eles não seriam igualmente satisfatórios. Para dar alguma orientação para corrigir uma inclinação específica (b). Woods deu uma tabela (Tabela 9.9) com base na experiência em que ele fornece razões B / D adequadas para vários valores de Q, S, N, m. Além disso, ao adotar o trabalho adequado da proporção BID de fazer testes, pode ser evitado.

Assim, quando as relações Q, N, m e BID são dadas usando as três fórmulas dadas acima, ou seja, a equação de Kennedy, a equação de continuidade e a fórmula de Chezy, o canal pode ser projetado de forma única sem fazer testes.

O procedimento de design pode ser descrito nas seguintes etapas:

Eu. Usando a equação (1) expresse V somente em termos de D.

ii. A partir da relação de BID e declives laterais calculados, calcule a área A apenas em termos de profundidade D (se as inclinações laterais não forem dadas, tomar ½: 1 como encostas laterais para o trato aluvial).

iii. Usando a equação (2), obtenha outra relação entre V e D apenas.

iv. Resolva duas equações dando relação entre F e D como equações simultâneas e descubra o valor de D.

v. Calcular o valor de B a partir do índice BID conhecido.

vi. Calcule V da equação de Kennedy (1).

vii. Usando a equação de Chezy, calcule o valor de S.