A platform for research: civil engineering, architecture and urbanism
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A simplified approach to computing flow and bedload along gravel dune-like bedforms
Les dunes présentes dans les lits des rivières contribuent fortement à la morphologie des cours d’eau. Les problèmes associés à la formation et à l’évolution des dunes sont notamment les risques d’inondation, l’érosion du lit et les dommages causés à l’habitat des poissons. Le présent article a pour objectif d’étudier la structure des écoulements au voisinage du lit et le transport des sédiments le long des lits en forme de dunes graveleuses. Le champ de vitesse d’écoulement est calculé à l’aide d’un modèle hydrodynamique multicouche relativement simple incluant une paramétrisation de la séparation de l’écoulement du côté abrupt des dunes. Le calcul, très performant, évite les incertitudes dues à la séparation de l’écoulement. Les coefficients de transport fractionnel d’un mélange sédimentaire de sable et de gravier sont calculés à l’aide de méthodes basées sur la surface. Les vitesses d’écoulement calculées et les contraintes de cisaillement exercées sur le lit concordent bien avec les mesures effectuées au moyen d’un vélocimètre acoustique Doppler. Il apparaît que le transport des sédiments augmente de manière non linéaire à mesure que l’on s’éloigne de la crête de la dune et atteint sa valeur maximale au niveau de la crête. Cela signifie que la détermination, sur toute la longueur de la dune, de la contrainte de cisaillement moyenne exercée sur le lit ne convient pas pour calculer la charge de fond. Pour des débits faibles, la contrainte de cisaillement exercée sur le lit est un facteur limitant et l’on obtient alors des valeurs insignifiantes de charge de fond. Pour des débits élevés et lorsque la contrainte de cisaillement dépasse un seuil, l’effet du pouvoir masquant des grains de sédiment et la disponibilité du sédiment en fonction de la taille de ces grains sont des paramètres importants dans le calcul de la charge de fond. La relation entre le débit et le transport est fortement non linéaire. Le présent article a mis en évidence le caractère sélectif du transport et le durcissement possible de la surface des dunes. La méthode de modélisation simplifiée a de bonnes chances d’être de pouvoir s’appliquer aux conditions sur le terrain. [Traduit par la Rédaction]
River dunes are important bedforms. Problems associated with the development and evolution of dune bedforms include increased flood risks, channel erosion, and damage to fish habitats. The purpose of this paper is to investigate the near-bed flow structure and bedload transport along gavel dune-like bedforms. The velocity field is computed using a relatively simple multi-layer hydrodynamic model, with a parameterization of flow separation in the leeside of dunes. The computation is of high efficiency and avoids uncertainties caused by flow separation. Fractional transport rates for a sediment mixture of sands and gravel are calculated using surface-based techniques. The computed flow velocities and bed shear stresses are in good comparison with acoustic Doppler velocimeter measurements. Bedload transport is shown to increase non-linearly with distance toward the dune crest and reach the maximum at the crest. This implies that dune-length averaged bed shear stress is not suitable for bedload calculations. At low discharges, the bed shear stress is the limiting factor, resulting in insignificant bedload. At high discharges when the bed shear stress exceeds a threshold, the effect of sediment-grain hiding and sediment-size availability are important for bedload calculations. The discharge–transport relationship is highly non-linear. This paper has demonstrated selective transport and potential dune surface coarsening. The simplified modelling approach has a good potential for application to field conditions.
A simplified approach to computing flow and bedload along gravel dune-like bedforms
Les dunes présentes dans les lits des rivières contribuent fortement à la morphologie des cours d’eau. Les problèmes associés à la formation et à l’évolution des dunes sont notamment les risques d’inondation, l’érosion du lit et les dommages causés à l’habitat des poissons. Le présent article a pour objectif d’étudier la structure des écoulements au voisinage du lit et le transport des sédiments le long des lits en forme de dunes graveleuses. Le champ de vitesse d’écoulement est calculé à l’aide d’un modèle hydrodynamique multicouche relativement simple incluant une paramétrisation de la séparation de l’écoulement du côté abrupt des dunes. Le calcul, très performant, évite les incertitudes dues à la séparation de l’écoulement. Les coefficients de transport fractionnel d’un mélange sédimentaire de sable et de gravier sont calculés à l’aide de méthodes basées sur la surface. Les vitesses d’écoulement calculées et les contraintes de cisaillement exercées sur le lit concordent bien avec les mesures effectuées au moyen d’un vélocimètre acoustique Doppler. Il apparaît que le transport des sédiments augmente de manière non linéaire à mesure que l’on s’éloigne de la crête de la dune et atteint sa valeur maximale au niveau de la crête. Cela signifie que la détermination, sur toute la longueur de la dune, de la contrainte de cisaillement moyenne exercée sur le lit ne convient pas pour calculer la charge de fond. Pour des débits faibles, la contrainte de cisaillement exercée sur le lit est un facteur limitant et l’on obtient alors des valeurs insignifiantes de charge de fond. Pour des débits élevés et lorsque la contrainte de cisaillement dépasse un seuil, l’effet du pouvoir masquant des grains de sédiment et la disponibilité du sédiment en fonction de la taille de ces grains sont des paramètres importants dans le calcul de la charge de fond. La relation entre le débit et le transport est fortement non linéaire. Le présent article a mis en évidence le caractère sélectif du transport et le durcissement possible de la surface des dunes. La méthode de modélisation simplifiée a de bonnes chances d’être de pouvoir s’appliquer aux conditions sur le terrain. [Traduit par la Rédaction]
River dunes are important bedforms. Problems associated with the development and evolution of dune bedforms include increased flood risks, channel erosion, and damage to fish habitats. The purpose of this paper is to investigate the near-bed flow structure and bedload transport along gavel dune-like bedforms. The velocity field is computed using a relatively simple multi-layer hydrodynamic model, with a parameterization of flow separation in the leeside of dunes. The computation is of high efficiency and avoids uncertainties caused by flow separation. Fractional transport rates for a sediment mixture of sands and gravel are calculated using surface-based techniques. The computed flow velocities and bed shear stresses are in good comparison with acoustic Doppler velocimeter measurements. Bedload transport is shown to increase non-linearly with distance toward the dune crest and reach the maximum at the crest. This implies that dune-length averaged bed shear stress is not suitable for bedload calculations. At low discharges, the bed shear stress is the limiting factor, resulting in insignificant bedload. At high discharges when the bed shear stress exceeds a threshold, the effect of sediment-grain hiding and sediment-size availability are important for bedload calculations. The discharge–transport relationship is highly non-linear. This paper has demonstrated selective transport and potential dune surface coarsening. The simplified modelling approach has a good potential for application to field conditions.
A simplified approach to computing flow and bedload along gravel dune-like bedforms
Attar, S (author) / Li, S. Samuel
2015
Article (Journal)
English
A simplified approach to computing flow and bedload along gravel dune-like bedforms
| British Library Online Contents | 2015
Intertidal Bedforms and Bedload Transport on Spratt Sand, Teignmouth (UK)
| British Library Conference Proceedings | 2001
Equilibrium Gravel Bedload Transport
| British Library Conference Proceedings | 1998
Prediction of Gravel Bedload with SAM
| British Library Conference Proceedings | 1994