Com a comporta de montante totalmente aberta e operando a de jusante, explique: (valor da questão 20 pontos) a) O comportamento da profundidade da água e da vazão quando a comporta de jusante estiver posicionada em A, B, C e D. Neste caso, que tipo de controle ter-se-á (de montante ou de jusante)? Justifique sua resposta.

Como a comporta de montante está totalmente aberta, ela não impõe restrição ao escoamento. Quem passa a “estrangular” (ou liberar) o fluxo é a comporta de jusante. Assim, ao mover a comporta de jusante entre as posições A, B, C e D, muda-se a seção efetiva/condição de saída, alterando a vazão $Q$ e, como consequência, a profundidade (nível) a montante $y$ (remanso/abaixamento). A curva da Figura 2 (relação $y \times Q$) mostra justamente esse acoplamento: para cada vazão há uma profundidade compatível e existe um limite de vazão $Q_{max}$.

Ideia central (Figuras 1 e 2)

• Abrir mais a comporta de jusante → reduz perdas/estrangulamento → $Q$ aumenta → o nível a montante tende a baixar (menor $y$), até aproximar o regime “livre”, com $Q \to Q_{max}$.
• Fechar mais a comporta de jusante → aumenta o controle/estrangulamento → $Q$ diminui → forma-se remanso e o nível a montante sobe (maior $y$).

Na Figura 2 isso aparece como: vazões menores ($Q_1$, $Q_2$) associadas a profundidades maiores (próximas de $y'$ / $y''$), e a vazão máxima $Q_{max}$ associada a uma profundidade mais baixa (tendendo ao controle crítico na estrutura).

a) Comporta de jusante nas posições A, B, C e D

Pelo esquema da Figura 1, as posições vão de mais aberta (A, embaixo) para mais fechada/alta (D, em cima):

Posição A (mais aberta)

• Comportamento de $Q$: vazão máxima ou próxima de $Q_{max}$ (escoamento mais “livre”).
• Comportamento de $y$ (montante): profundidade menor (tende a $y_1$ na Figura 2).
• Tipo de controle: controle de montante (ou controle na própria estrutura a montante do ressalto/contração), porque a comporta de jusante está tão aberta que não limita a descarga; a vazão fica limitada pela energia disponível ($E_0$) e pela capacidade hidráulica do sistema, resultando em $Q \approx Q_{max}$.

Posição B (um pouco mais fechada que A)

• $Q$: diminui em relação a A (passa para algo como $Q_2$ na Figura 2).
• $y$: aumenta (nível sobe para algo como $y_2$ na Figura 2).
• Controle: controle de jusante, pois o ajuste da comporta passa a impor uma condição de saída; ao fechar, ela estrangula o escoamento e causa remanso, elevando $y$.

Posição C (mais fechada)

• $Q$: diminui ainda mais (pode se aproximar de $Q_1$).
• $y$: aumenta ainda mais (nível mais alto, aproximando-se de $y'$ na Figura 2).
• Controle: controle de jusante (mais evidente), porque a comporta governa simultaneamente a vazão e o remanso a montante.

Posição D (mais fechada / maior estrangulamento)

• $Q$: tende ao mínimo entre os casos (menor capacidade de descarga).
• $y$: tende ao máximo (maior remanso a montante, podendo atingir profundidades elevadas).
• Controle: controle de jusante (dominante), já que a restrição na saída é a principal responsável pela redução de $Q$ e elevação de $y$.

Conclusão sobre o tipo de controle

• Com a comporta de montante totalmente aberta, o sistema fica em geral sob controle de jusante quando a comporta de jusante estiver parcialmente fechada (casos B, C, D), porque ela define a condição de descarga e provoca remanso.
• Somente quando a jusante está muito aberta (A), ela deixa de controlar e o escoamento tende ao limite do sistema ($Q \approx Q_{max}$), caracterizando controle efetivo de montante/da própria capacidade hidráulica (não da comporta de jusante).

Alternativa correta: (não se aplica).