Transientes hidráulicos em redes de canais de irrigação

Abstract

O fluxo que escoa nos canais de irrigação resulta de uma complexa relação de três grandes fases dependentes entre si. A primeira, determina os volumes d'água necessários em cada parcela de irrigação; a segunda, representa a fase do transporte da água dentro dos canais até a parcela de irrigação e a terceira, determina os volumes d'água ingressantes no sistema, para que possam ser utilizados pelas culturas no tempo e na forma adequada. Com a finalidade de poder representar a fase de transporte da água foi desenvolvido um modelo matemático baseado nas equações de Saint-Venant, o qual simula o fluxo não-permanente a superfície livre em redes de irrigação, e o escoamento através de transições de canais, condições de fluxo livre e afogado em vertedouros longitudinais e orifícios, sendo incluídos nestes últimos, as comportas de operação manual e comportas de regulação automática de níveis por montante ou por jusante (AMIL, AVIS e AVIO). Finalmente, é apresentado um algoritmo para operação de comportas telecomandadas, baseado no conceito do "nível controlado". As equações foram discretizadas utilizando o esquema implícito em diferenças finitas de Preissmann, na versão linear, mas levando em consideração na atualização das variáveis o procedimento iterativo para solucionar eventuais inconvenientes computacionais. O cálculo das variáveis dependentes do escoamento é feito mediante o Método de Eliminação Local. O modelo foi testado utilizando exemplos teóricos extraídos da literatura e/ou analisando a consistência física dos resultados. Nas aplicações realizadas, os resultados obtidos podem ser considerados satisfatórios.

Flow in irrigation canais is the result of a complex relationship between three large interdependent phases. Toe first one, determines volumes of water required on each irrigation area; the second, represents the phase of water transport in the canais to the irrigation area; and the third, determines the volumes of water entering the system to be used by crops at the right time in the appropriate forro. A mathematical model based on the Saint-Venant equations was developed for the purpose of representing the water transport phase. This model simulates the unsteady free surface flow in irrigation networks, and flow through canal transitions, free flow and submerged conditions in longitudinal weirs and orifices, and the later include manually and automatically operated gates controlled by upstream or downstream leveis (AMIL, AVIS and AVIO). Finally, an algorithm is presented for remete operation gates, based on the concept of "controlled level". Toe equations were discretized using a linear version of Preissmann's implicit finite diferences scheme. An iterative procedure was used to solve possible computational problems. Elimination Method. Toe resultant sparce matrix was solved by a Local The model was tested using theoretical examples taken from literature and/or analysing the physical consistency of the results. Toe results obtained in the applications may be considered satisfactory.