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Ajouter le résultat dans votre panierLarge eddy simulation of sediment transport in open-channel flow / Patryk Widera in Journal of hydraulic research, Vol. 47 N° 3 (2009)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 3 (2009) . - pp. 291-298
Titre : Large eddy simulation of sediment transport in open-channel flow Titre original : Simulation des grands tourbillons pour le transport de sédiment en canal à surface libre Type de document : texte imprimé Auteurs : Patryk Widera, Auteur ; Erik Toorman, Auteur ; Chris Lacor, Auteur Article en page(s) : pp. 291-298 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : LES Open channel RANS Rouse rofile Sedimentation Settling Suspension Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : Large Eddy Simulation (LES) is used to investigate the 3D-transport of sediment suspension in an open channel flow at a Reynolds number based on the frictional velocity.An Eulerian model was employed to represent the fluid and the sediment phases. The subgrid-scale fluid stresses were modeled with the Smagorinsky model, whereas subgrid-scale sediment fluxes were based on a gradient approach. To avoid tuning constants, a dynamic procedure was applied. A two-way coupling between sediment and fluid improved the computational description of sediment transport. Sediment concentration profiles and the statistics of sediment fluxes are presented and compared with the Rouse profile and the RANS solution. The results obtained agree well with the theory and with measurements. The LES results also indicate that the assumption of a constant Schmidt number, as is mostly assumed in RANS simulations is erroneous.
La simulation des grands tourbillons (LES) est utilisée pour étudier le transport 3D de sédiment en suspension dans un écoulement en canal avec un nombre de Reynolds basé sur la vitesse de frottement. Un modèle Eulérien a été utilisé pour représenter le fluide et la phase de sédiment. Les contraintes sur le liquide à l'échelle de sous-maille ont été traitées avec le modèle de Smagorinsky, tandis que les flux de sédiment ont été basés sur les gradients. Pour éviter d'ajuster des constantes, un procédé dynamique a été appliqué. Un couplage double entre le sédiment et le fluide a amélioré la procédure de calcul du transport de sédiment. Des profils de concentration en sédiment et les statistiques des flux de sédiment sont présentés et comparés au profil de Rouser et à la solution du modèle RANS. Les résultats obtenus sont en bon accord avec la théorie et les mesures. Les résultats du modèle LES indiquent également que l'hypothèse d'un nombre de Schmidt constant, comme c'est supposé la plupart du temps dans des simulations RANS est incorrecte.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Large eddy simulation of sediment transport in open-channel flow = Simulation des grands tourbillons pour le transport de sédiment en canal à surface libre [texte imprimé] / Patryk Widera, Auteur ; Erik Toorman, Auteur ; Chris Lacor, Auteur . - pp. 291-298.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 3 (2009) . - pp. 291-298
Mots-clés : LES Open channel RANS Rouse rofile Sedimentation Settling Suspension Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : Large Eddy Simulation (LES) is used to investigate the 3D-transport of sediment suspension in an open channel flow at a Reynolds number based on the frictional velocity.An Eulerian model was employed to represent the fluid and the sediment phases. The subgrid-scale fluid stresses were modeled with the Smagorinsky model, whereas subgrid-scale sediment fluxes were based on a gradient approach. To avoid tuning constants, a dynamic procedure was applied. A two-way coupling between sediment and fluid improved the computational description of sediment transport. Sediment concentration profiles and the statistics of sediment fluxes are presented and compared with the Rouse profile and the RANS solution. The results obtained agree well with the theory and with measurements. The LES results also indicate that the assumption of a constant Schmidt number, as is mostly assumed in RANS simulations is erroneous.
La simulation des grands tourbillons (LES) est utilisée pour étudier le transport 3D de sédiment en suspension dans un écoulement en canal avec un nombre de Reynolds basé sur la vitesse de frottement. Un modèle Eulérien a été utilisé pour représenter le fluide et la phase de sédiment. Les contraintes sur le liquide à l'échelle de sous-maille ont été traitées avec le modèle de Smagorinsky, tandis que les flux de sédiment ont été basés sur les gradients. Pour éviter d'ajuster des constantes, un procédé dynamique a été appliqué. Un couplage double entre le sédiment et le fluide a amélioré la procédure de calcul du transport de sédiment. Des profils de concentration en sédiment et les statistiques des flux de sédiment sont présentés et comparés au profil de Rouser et à la solution du modèle RANS. Les résultats obtenus sont en bon accord avec la théorie et les mesures. Les résultats du modèle LES indiquent également que l'hypothèse d'un nombre de Schmidt constant, comme c'est supposé la plupart du temps dans des simulations RANS est incorrecte.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 3 (2009) . - pp. 299-310
Titre : Semi-implicit modeling of 2D rapidly varied flows with transitions Titre original : Modélisation semi-implicite des écoulement 2D rapidement variables avec transition Type de document : texte imprimé Auteurs : Andrea Balzano, Auteur ; Elisabetta Torricelli, Auteur Article en page(s) : pp. 299-310 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Dam break Flood flow Numerical model Shallow water equations Supercritical flow Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : Effective extension of a finite difference model for the solution of the shallow water equations to handle rapidly varied, transcritical flows is presented, based on a semi-implicit, nondirectional, operator splitting formulation on a staggered grid. Accuracy is preserved for smooth flows using the explicit, fully conservative, MOSQUITO scheme for momentum advection. Implicit formulation of 2D gravity wave propagation results in an elliptic problem which is efficiently solved by the preconditioned conjugate gradient method. Supercritical flows, steep fronts and hydraulic jumps are treated using flux limiters in the advection step only. The model is not subjected to spurious flows occurring in still water nor to inconsistencies with fundamental properties of 1D steady flows affecting a number of existing models. Strict mass conservation and accurate wetting and drying makes it feasible using the computed results for stable scalar transport computations. Numerical solutions to test problems mainly representative of flood wave flows and to laboratory tests of dam break flows are presented.
On présente dans cet article l'extension efficace d'un modèle en différences finies résolvant les équations en faible profondeur, pour tenir compte des écoulements critiques rapidement variables; le modèle est basé sur un éclatement d'opérateur semi-implicite, non directionnel, sur une grille décalée. L'exactitude du modèle est conservée pour les écoulements réguliers en utilisant le schéma explicite, entièrement conservatif, MOSQUITO, pour le transport de quantité de mouvement. La formulation implicite de la propagation 2D des ondes de gravité a comme conséquence un problème elliptique qui est efficacement résolu par la méthode du gradient conjugué préconditionné. Les écoulements torrentiels, les fronts raides et les ressauts hydrauliques sont traités à l'aide de limiteurs de flux uniquement dans l'étape de convection. Le modèle n'est pas sujet à des écoulements parasites apparaissant dans l'eau calme, ni aux incohérences avec les propriétés fondamentales des écoulements stationnaires 1D qui affectent souvent les modèles existants. La conservation stricte de masse et la précision des zones sèches et mouillées rend possible l'utilisation des résultats pour des calculs de transport scalaire stables. On présente des solutions numériques pour tester principalement les problèmes les plus représentatifs des ondes de crues et des essais en laboratoire de rupture de barrage.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Semi-implicit modeling of 2D rapidly varied flows with transitions = Modélisation semi-implicite des écoulement 2D rapidement variables avec transition [texte imprimé] / Andrea Balzano, Auteur ; Elisabetta Torricelli, Auteur . - pp. 299-310.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 3 (2009) . - pp. 299-310
Mots-clés : Dam break Flood flow Numerical model Shallow water equations Supercritical flow Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : Effective extension of a finite difference model for the solution of the shallow water equations to handle rapidly varied, transcritical flows is presented, based on a semi-implicit, nondirectional, operator splitting formulation on a staggered grid. Accuracy is preserved for smooth flows using the explicit, fully conservative, MOSQUITO scheme for momentum advection. Implicit formulation of 2D gravity wave propagation results in an elliptic problem which is efficiently solved by the preconditioned conjugate gradient method. Supercritical flows, steep fronts and hydraulic jumps are treated using flux limiters in the advection step only. The model is not subjected to spurious flows occurring in still water nor to inconsistencies with fundamental properties of 1D steady flows affecting a number of existing models. Strict mass conservation and accurate wetting and drying makes it feasible using the computed results for stable scalar transport computations. Numerical solutions to test problems mainly representative of flood wave flows and to laboratory tests of dam break flows are presented.
On présente dans cet article l'extension efficace d'un modèle en différences finies résolvant les équations en faible profondeur, pour tenir compte des écoulements critiques rapidement variables; le modèle est basé sur un éclatement d'opérateur semi-implicite, non directionnel, sur une grille décalée. L'exactitude du modèle est conservée pour les écoulements réguliers en utilisant le schéma explicite, entièrement conservatif, MOSQUITO, pour le transport de quantité de mouvement. La formulation implicite de la propagation 2D des ondes de gravité a comme conséquence un problème elliptique qui est efficacement résolu par la méthode du gradient conjugué préconditionné. Les écoulements torrentiels, les fronts raides et les ressauts hydrauliques sont traités à l'aide de limiteurs de flux uniquement dans l'étape de convection. Le modèle n'est pas sujet à des écoulements parasites apparaissant dans l'eau calme, ni aux incohérences avec les propriétés fondamentales des écoulements stationnaires 1D qui affectent souvent les modèles existants. La conservation stricte de masse et la précision des zones sèches et mouillées rend possible l'utilisation des résultats pour des calculs de transport scalaire stables. On présente des solutions numériques pour tester principalement les problèmes les plus représentatifs des ondes de crues et des essais en laboratoire de rupture de barrage.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 3 (2009) . - pp. 311-318
Titre : Leak detection in pipelines by inverse backward transient analysis Titre original : Détection des fuites dans les canalisations par analyse inverse de transitoire Type de document : texte imprimé Auteurs : Hamid Shamloo, Auteur ; Ali Haghighi, Auteur Article en page(s) : pp. 311-318 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Inverse problem Leak detection Method of characteristics Sequential quadratic programming Time domain Transient state Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : A new method of leak detection in pipelines is introduced based on the inverse transient analysis. The transient state can be initiated in pipes by closing the downstream end valve. The time history of pressure fluctuations is measured at the valve location as a downstream boundary condition. The duration of valve closure is considered long enough to minimize effects of the friction factor and of aterhammer. The numerical modeling of transient analysis in time domain uses the backward Method Of Characteristics (MOC).An inverse problem is applied for leak detection by defining the least-squares criterion objective function. The leak areas at characteristic nodes are considered as decision variables. Leak parameters are determined using the Sequential Quadratic Programming (SQP) method. To eliminate undesirable noisy and uncertainties due to the valve modeling, a method independent of valve type, closure duration and valve operation was considered. Finally, numerical examples are solved based on this method.
On présente ne nouvelle méthode de détection de fuite dans les canalisations basée sur l'analyse inverse du transitoire. Le régime transitoire peut être lancé dans les conduites par fermeture de la vanne d'extrémité aval. Les fluctuations de pression en temps sont mesurées au droit de la vanne et constituent les conditions aux limites aval. La durée de la fermeture de vanne est considérée comme assez longue pour réduire au minimum les effets du frottement et du coup de bélier. Le modèle numérique du transitoire dans le domaine du temps utilise la méthode des caractéristiques (MOC) remontantes. Un problème inverse est appliqué pour la détection de fuite en définissant la fonction objectif du critère des moindres carrés. Les secteurs de fuite aux nœuds caractéristiques sont considérés comme variables de décision. Les paramètres de fuite sont déterminés en utilisant la méthode séquentielle de programmation quadratique (SQP). Pour éliminer les bruits indésirables et les incertitudes dues à la modélisation de la vanne, on a utilisé une méthode indépendante du type de vanne, de la durée de fermeture et de l'opération de la vanne. En conclusion, des exemples numériques sont résolus avec cette méthode.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Leak detection in pipelines by inverse backward transient analysis = Détection des fuites dans les canalisations par analyse inverse de transitoire [texte imprimé] / Hamid Shamloo, Auteur ; Ali Haghighi, Auteur . - pp. 311-318.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 3 (2009) . - pp. 311-318
Mots-clés : Inverse problem Leak detection Method of characteristics Sequential quadratic programming Time domain Transient state Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : A new method of leak detection in pipelines is introduced based on the inverse transient analysis. The transient state can be initiated in pipes by closing the downstream end valve. The time history of pressure fluctuations is measured at the valve location as a downstream boundary condition. The duration of valve closure is considered long enough to minimize effects of the friction factor and of aterhammer. The numerical modeling of transient analysis in time domain uses the backward Method Of Characteristics (MOC).An inverse problem is applied for leak detection by defining the least-squares criterion objective function. The leak areas at characteristic nodes are considered as decision variables. Leak parameters are determined using the Sequential Quadratic Programming (SQP) method. To eliminate undesirable noisy and uncertainties due to the valve modeling, a method independent of valve type, closure duration and valve operation was considered. Finally, numerical examples are solved based on this method.
On présente ne nouvelle méthode de détection de fuite dans les canalisations basée sur l'analyse inverse du transitoire. Le régime transitoire peut être lancé dans les conduites par fermeture de la vanne d'extrémité aval. Les fluctuations de pression en temps sont mesurées au droit de la vanne et constituent les conditions aux limites aval. La durée de la fermeture de vanne est considérée comme assez longue pour réduire au minimum les effets du frottement et du coup de bélier. Le modèle numérique du transitoire dans le domaine du temps utilise la méthode des caractéristiques (MOC) remontantes. Un problème inverse est appliqué pour la détection de fuite en définissant la fonction objectif du critère des moindres carrés. Les secteurs de fuite aux nœuds caractéristiques sont considérés comme variables de décision. Les paramètres de fuite sont déterminés en utilisant la méthode séquentielle de programmation quadratique (SQP). Pour éliminer les bruits indésirables et les incertitudes dues à la modélisation de la vanne, on a utilisé une méthode indépendante du type de vanne, de la durée de fermeture et de l'opération de la vanne. En conclusion, des exemples numériques sont résolus avec cette méthode.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 3 (2009) . - pp. 319-328
Titre : Stream power criterion and design of sand bed channels at incipient motion Titre original : Critère de force du courant et conception des canaux à lit de stable au début du mouvement Type de document : texte imprimé Auteurs : Achanta Ramakrishna Rao, Auteur ; Gopu Sreenivasulu, Auteur Article en page(s) : pp. 319-328 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Alluvial channel Canal design Incipient motion Open-channel Resistance equation Sediment transport Stream power Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : The critical stream power criterion may be used to describe the incipient motion of cohesionless particles of plane sediment beds. The governing equation relating “critical stream power” to “shear Reynolds number” is developed by using the present experimental data as well as the data from several other sources. Simultaneously, a resistance equation, relating the “particle Reynolds number” to the “shear Reynolds number” is developed for plane sediment beds in wide channels with little or no transport. By making use of these relations, a procedure is developed to design plane sediment beds such that any two of the four design variables, including particle size, energy/friction slope, flow depth, and discharge per unit width in the channel should be known to predict the remaining two variables. Finally, a straightforward design procedure using design tables/design curves and analytical methods is presented to solve six possible design problems.
Le critère de force critique du courant peut être utilisé pour décrire la mise en mouvement des particules non cohésives dans les lits plans avec sédiments. L'équation du phénomène, reliant "la force critique du courant" "au nombre de Reynolds de cisaillement", est développée en utilisant les présentes données expérimentales ainsi que celles de plusieurs autres sources. Simultanément, une équation de résistance, reliant le "nombre de Reynolds particulaire" au "nombre de Reynolds de cisaillement" est développée pour les lits plans avec sédiments dans les canaux larges avec peu ou pas de transport. En faisant usage de ces relations, une procédure est développée pour la conception des lits plans avec sédiments: si deux quelconques des quatre variables de projet, la dimension particulaire, la pente d'énergie/frottement, le tirant d'eau, et le débit par unité de largeur dans le canal, sont connues, on peut en déduire les deux variables restantes. En conclusion, un procédé simple, utilisant des tables/courbes de conception et des méthodes analytiques, est présenté pour résoudre six problèmes possibles d'avant-projet.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Stream power criterion and design of sand bed channels at incipient motion = Critère de force du courant et conception des canaux à lit de stable au début du mouvement [texte imprimé] / Achanta Ramakrishna Rao, Auteur ; Gopu Sreenivasulu, Auteur . - pp. 319-328.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 3 (2009) . - pp. 319-328
Mots-clés : Alluvial channel Canal design Incipient motion Open-channel Resistance equation Sediment transport Stream power Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : The critical stream power criterion may be used to describe the incipient motion of cohesionless particles of plane sediment beds. The governing equation relating “critical stream power” to “shear Reynolds number” is developed by using the present experimental data as well as the data from several other sources. Simultaneously, a resistance equation, relating the “particle Reynolds number” to the “shear Reynolds number” is developed for plane sediment beds in wide channels with little or no transport. By making use of these relations, a procedure is developed to design plane sediment beds such that any two of the four design variables, including particle size, energy/friction slope, flow depth, and discharge per unit width in the channel should be known to predict the remaining two variables. Finally, a straightforward design procedure using design tables/design curves and analytical methods is presented to solve six possible design problems.
Le critère de force critique du courant peut être utilisé pour décrire la mise en mouvement des particules non cohésives dans les lits plans avec sédiments. L'équation du phénomène, reliant "la force critique du courant" "au nombre de Reynolds de cisaillement", est développée en utilisant les présentes données expérimentales ainsi que celles de plusieurs autres sources. Simultanément, une équation de résistance, reliant le "nombre de Reynolds particulaire" au "nombre de Reynolds de cisaillement" est développée pour les lits plans avec sédiments dans les canaux larges avec peu ou pas de transport. En faisant usage de ces relations, une procédure est développée pour la conception des lits plans avec sédiments: si deux quelconques des quatre variables de projet, la dimension particulaire, la pente d'énergie/frottement, le tirant d'eau, et le débit par unité de largeur dans le canal, sont connues, on peut en déduire les deux variables restantes. En conclusion, un procédé simple, utilisant des tables/courbes de conception et des méthodes analytiques, est présenté pour résoudre six problèmes possibles d'avant-projet.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 3 (2009) . - pp. 329-339
Titre : How fast and how far do variable boundary conditions affect river morphodynamics? Titre original : A quelle vitesse et sur quelle distance des conditions aux limites variables affectent-elles la morphodynamique des rivières? Type de document : texte imprimé Auteurs : Giacomo Fasolato, Auteur ; Paolo Ronco, Auteur ; Giampaolo Di Silvio, Auteur Article en page(s) : pp. 329-339 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : 1D morphodynamics Analytical solution Grain size composition Movable bed Sediment transport Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : The analytical solution of an one-dimensional morphodynamic model of a river reach with nonuniform grain size material under unsteady flow conditions is discussed. The model Harmonic River assumes an instantaneous propagation of the water flow along the river reach, a sinusoidal variation of the boundary conditions at both ends in time, as well as of the channel width in space, by accounting for two grain size classes of solid material. Apart from the instantaneous propagation of water flow, all information regarding the boundary conditions are conveyed along the river reach by three waves. Except for extremely low Froude numbers which may occur typically for dammed rivers, and for extremely long wave period (geological time scales), both the second and third waves may be neglected as virtually all information is transmitted by the first wave into the downstream direction. Moreover, the dominant boundary conditions affecting the river reach are represented by both the sediment transport rate and the sediment transport composition.
La solution analytique d'un modèle morphodynamique unidimensionnel d'un bief de rivière, avec un matériau non-uniforme en tailles de grain, en écoulement instationnaire, est discutée. Le modèle de "fleuve harmonique" suppose une propagation instantanée de l'écoulement de l'eau le long du bief, une variation sinusoïdale du temps aux deux extrémités, ainsi que de la largeur de canal dans l'espace, avec deux classes de taille de grain de matériau. Indépendamment de la propagation instantanée de l'écoulement de l'eau, toute l'information concernant les conditions aux limites sont répercutées le long du bief en trois vagues. Excepté pour les nombres de Froude extrêmement bas qui peuvent se produire typiquement pour les fleuves barrés, et pour des ondes de période extrêmement longue (échelles de temps géologiques), la deuxième et troisième onde peuvent être négligées car pratiquement toute l'information est transmise par la première onde vers l'aval. D'ailleurs, les conditions aux limites dominantes affectant le bief sont le taux de transport et la composition des sédiments transportés.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] How fast and how far do variable boundary conditions affect river morphodynamics? = A quelle vitesse et sur quelle distance des conditions aux limites variables affectent-elles la morphodynamique des rivières? [texte imprimé] / Giacomo Fasolato, Auteur ; Paolo Ronco, Auteur ; Giampaolo Di Silvio, Auteur . - pp. 329-339.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 3 (2009) . - pp. 329-339
Mots-clés : 1D morphodynamics Analytical solution Grain size composition Movable bed Sediment transport Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : The analytical solution of an one-dimensional morphodynamic model of a river reach with nonuniform grain size material under unsteady flow conditions is discussed. The model Harmonic River assumes an instantaneous propagation of the water flow along the river reach, a sinusoidal variation of the boundary conditions at both ends in time, as well as of the channel width in space, by accounting for two grain size classes of solid material. Apart from the instantaneous propagation of water flow, all information regarding the boundary conditions are conveyed along the river reach by three waves. Except for extremely low Froude numbers which may occur typically for dammed rivers, and for extremely long wave period (geological time scales), both the second and third waves may be neglected as virtually all information is transmitted by the first wave into the downstream direction. Moreover, the dominant boundary conditions affecting the river reach are represented by both the sediment transport rate and the sediment transport composition.
La solution analytique d'un modèle morphodynamique unidimensionnel d'un bief de rivière, avec un matériau non-uniforme en tailles de grain, en écoulement instationnaire, est discutée. Le modèle de "fleuve harmonique" suppose une propagation instantanée de l'écoulement de l'eau le long du bief, une variation sinusoïdale du temps aux deux extrémités, ainsi que de la largeur de canal dans l'espace, avec deux classes de taille de grain de matériau. Indépendamment de la propagation instantanée de l'écoulement de l'eau, toute l'information concernant les conditions aux limites sont répercutées le long du bief en trois vagues. Excepté pour les nombres de Froude extrêmement bas qui peuvent se produire typiquement pour les fleuves barrés, et pour des ondes de période extrêmement longue (échelles de temps géologiques), la deuxième et troisième onde peuvent être négligées car pratiquement toute l'information est transmise par la première onde vers l'aval. D'ailleurs, les conditions aux limites dominantes affectant le bief sont le taux de transport et la composition des sédiments transportés.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 3 (2009) . - pp. 340-348
Titre : Sediment management by jets and turbidity currents with application to a reservoir for flood and pollution control in Chicago, Illinois Titre original : Gestion de sédiment par jets et courants de turbidité: application à un réservoir pour l'inondation et le lutte contre la pollution à Chicago, Ilinois Type de document : texte imprimé Auteurs : Octavio E. Sequeiros, Auteur ; Mariano I. Cantero, Auteur ; Marcelo H. Garcia, Auteur Article en page(s) : pp. 340-348 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Cohesionless sediment Deposition Numerical model Scour Sediment dredging Sediment erosion Submerged jet Suspended sediment Turbidity current Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : Management of fine sediments presents an important engineering and environmental problem. The active dredging of large volumes of sediments from harbors and reservoirs involves the use of expensive equipments with large operational costs. In several situations, however, passive systems can afford an efficient and low operational cost alternative. This work assesses the feasibility of eroding fine bed sediment by jet discharges and the subsequent transport in suspension by an ensuing turbidity current.A calibrated numerical model is applied to study the flow transport capacity under field conditions. Results show that large amounts of sediment can be eroded from the bed in the near-field region of the jet discharge, and that part of this eroded sediment can be transported in suspension further downstream by turbidity currents. The flow transport capacity depends strongly on the initial conditions of the jet discharge. This work has implications on sediment management by passive methods and presents a simple setting that could result in resource savings by reducing operational costs.
La gestion des sédiments fins représente un important problème d'ingénierie et d'écologie. Le dragage actif des grands volumes de sédiments des ports et des réservoirs utilise des équipements chers avec des coûts opérationnels élevés. Dans plusieurs situations, cependant, les systèmes passifs peuvent constituer une alternative efficace et à bas coût opérationnel. Cette étude évalue la possibilité d'éroder le sédiment fin de lit par des jets et de le transporter en suspension par un courant de turbidité. Un modèle numérique calibré est appliqué pour étudier la capacité de transport de l'écoulement dans des conditions réelles. Les résultats montrent que de grandes quantités de sédiment peuvent être érodées du lit dans la région du champ proche du jet, et qu'une partie de ce sédiment érodé peut être transportée en suspension plus loin en aval par des courants de turbidité. La capacité de transport par l'écoulement dépend fortement des conditions initiales du débit du jet. Ce travail a des applications dans la gestion de sédiments par des méthodes passives et présente un cadre simple qui épargne des ressources tout en réduisant les coûts opérationnels.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Sediment management by jets and turbidity currents with application to a reservoir for flood and pollution control in Chicago, Illinois = Gestion de sédiment par jets et courants de turbidité: application à un réservoir pour l'inondation et le lutte contre la pollution à Chicago, Ilinois [texte imprimé] / Octavio E. Sequeiros, Auteur ; Mariano I. Cantero, Auteur ; Marcelo H. Garcia, Auteur . - pp. 340-348.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 3 (2009) . - pp. 340-348
Mots-clés : Cohesionless sediment Deposition Numerical model Scour Sediment dredging Sediment erosion Submerged jet Suspended sediment Turbidity current Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : Management of fine sediments presents an important engineering and environmental problem. The active dredging of large volumes of sediments from harbors and reservoirs involves the use of expensive equipments with large operational costs. In several situations, however, passive systems can afford an efficient and low operational cost alternative. This work assesses the feasibility of eroding fine bed sediment by jet discharges and the subsequent transport in suspension by an ensuing turbidity current.A calibrated numerical model is applied to study the flow transport capacity under field conditions. Results show that large amounts of sediment can be eroded from the bed in the near-field region of the jet discharge, and that part of this eroded sediment can be transported in suspension further downstream by turbidity currents. The flow transport capacity depends strongly on the initial conditions of the jet discharge. This work has implications on sediment management by passive methods and presents a simple setting that could result in resource savings by reducing operational costs.
La gestion des sédiments fins représente un important problème d'ingénierie et d'écologie. Le dragage actif des grands volumes de sédiments des ports et des réservoirs utilise des équipements chers avec des coûts opérationnels élevés. Dans plusieurs situations, cependant, les systèmes passifs peuvent constituer une alternative efficace et à bas coût opérationnel. Cette étude évalue la possibilité d'éroder le sédiment fin de lit par des jets et de le transporter en suspension par un courant de turbidité. Un modèle numérique calibré est appliqué pour étudier la capacité de transport de l'écoulement dans des conditions réelles. Les résultats montrent que de grandes quantités de sédiment peuvent être érodées du lit dans la région du champ proche du jet, et qu'une partie de ce sédiment érodé peut être transportée en suspension plus loin en aval par des courants de turbidité. La capacité de transport par l'écoulement dépend fortement des conditions initiales du débit du jet. Ce travail a des applications dans la gestion de sédiments par des méthodes passives et présente un cadre simple qui épargne des ressources tout en réduisant les coûts opérationnels.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 3 (2009) . - pp. 349-359
Titre : Experimental and numerical investigations of dike-break induced flows Titre original : Investigations experimentales et numériques sur les écoulements induits par les ruptures de digues Type de document : texte imprimé Auteurs : Sebastian Roger, Auteur ; McCoy, Benjamin J., Auteur ; Sebastien Erpicum, Auteur Article en page(s) : pp. 349-359 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Boussinesq coefficients Discontinous galerkin Dike break Shallow water Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : Experimental model data are compared with numerical computations of dike-break induced flows, focusing on the final steady state. An idealized scale model was designed reproducing the specific boundary conditions of dike breaks. Discharges, water level, and depth profiles of horizontal velocities were recorded and validated by numerical modeling. The latter was performed by two different models solving the two-dimensional depth-averaged shallow water equations, namely a total variation diminishing Runge–Kutta discontinuous Galerkin finite element method, and a finite volume scheme involving a flux vector splitting approach. The results confirmed convergence and general applicability of both methods for dike-break problems. As regards their accuracy, the basic flow pattern was satisfactorily reproduced yet with differences compared to the measurements. Hence, additional simulations by the finite volume model were performed considering various turbulence closures, wall-roughnesses as well as nonuniform Boussinesq coefficients.
Des données de modèles expérimentaux sont comparées aux calculs numériques des écoulements induits par les ruptures de digues, en se concentrant sur l'état d'équilibre final. Un modèle réduit idéalisé a été conçu pour reproduire les conditions aux limites spécifiques des ruptures de digues. Les débits, le niveau d'eau, et les profils verticaux des vitesses horizontales ont été enregistrés et validés par modélisation numérique. Le dernier a été réalisé par deux modèles différents résolvant les équations bidimensionnelles en eau peu profonde moyennées sur la hauteur, à savoir une méthode TVD (total variation diminishing) de Runge-Kutta Galerkin discontinue en éléments finis, et un schéma en volumes finis comportant un splitting du vecteur flux. Les résultats ont confirmé la convergence et l'applicabilité générale des deux méthodes pour les problèmes de rupture de digues. En ce qui concerne leur exactitude, la configuration de base de l'écoulement a été reproduite d'une manière satisfaisante avec cependant des différences par rapport aux mesures. C'est pourquoi, des simulations additionnelles ont été effectuées avec un modèle en volumes finis en considérant diverses fermetures de la turbulence, et rugosités de paroi, ainsi que des coefficients de Boussinesq non-uniformes.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Experimental and numerical investigations of dike-break induced flows = Investigations experimentales et numériques sur les écoulements induits par les ruptures de digues [texte imprimé] / Sebastian Roger, Auteur ; McCoy, Benjamin J., Auteur ; Sebastien Erpicum, Auteur . - pp. 349-359.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 3 (2009) . - pp. 349-359
Mots-clés : Boussinesq coefficients Discontinous galerkin Dike break Shallow water Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : Experimental model data are compared with numerical computations of dike-break induced flows, focusing on the final steady state. An idealized scale model was designed reproducing the specific boundary conditions of dike breaks. Discharges, water level, and depth profiles of horizontal velocities were recorded and validated by numerical modeling. The latter was performed by two different models solving the two-dimensional depth-averaged shallow water equations, namely a total variation diminishing Runge–Kutta discontinuous Galerkin finite element method, and a finite volume scheme involving a flux vector splitting approach. The results confirmed convergence and general applicability of both methods for dike-break problems. As regards their accuracy, the basic flow pattern was satisfactorily reproduced yet with differences compared to the measurements. Hence, additional simulations by the finite volume model were performed considering various turbulence closures, wall-roughnesses as well as nonuniform Boussinesq coefficients.
Des données de modèles expérimentaux sont comparées aux calculs numériques des écoulements induits par les ruptures de digues, en se concentrant sur l'état d'équilibre final. Un modèle réduit idéalisé a été conçu pour reproduire les conditions aux limites spécifiques des ruptures de digues. Les débits, le niveau d'eau, et les profils verticaux des vitesses horizontales ont été enregistrés et validés par modélisation numérique. Le dernier a été réalisé par deux modèles différents résolvant les équations bidimensionnelles en eau peu profonde moyennées sur la hauteur, à savoir une méthode TVD (total variation diminishing) de Runge-Kutta Galerkin discontinue en éléments finis, et un schéma en volumes finis comportant un splitting du vecteur flux. Les résultats ont confirmé la convergence et l'applicabilité générale des deux méthodes pour les problèmes de rupture de digues. En ce qui concerne leur exactitude, la configuration de base de l'écoulement a été reproduite d'une manière satisfaisante avec cependant des différences par rapport aux mesures. C'est pourquoi, des simulations additionnelles ont été effectuées avec un modèle en volumes finis en considérant diverses fermetures de la turbulence, et rugosités de paroi, ainsi que des coefficients de Boussinesq non-uniformes.
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in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 3 (2009) . - pp. 360-371
Titre : Bed erosion in steep open channels Titre original : Erosion de lit dans des canaux à surface libre de forte pente Type de document : texte imprimé Auteurs : Roman B. Weichert, Auteur ; Gian Reto Bezzola, Auteur ; Hans-Erwin Minor, Auteur Article en page(s) : pp. 360-371 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Bed morphology Bed stability Flume experiment Fluvial geomorphology Steep channel Step-pool channel Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : A new model is proposed to predict the bed topography in steep open channels once the bed stability is exceeded. Existing relationships describe bed stability by defining an entrainment state, usually expressed by a threshold shear stress or a discharge. The approach proposed herein focuses the self-stabilization potential of the channel bed at discharges larger than the entrainment value for which there is no sediment supply from upstream. Flume experiments carried out at the Laboratory of Hydraulics, Hydrology and Glaciology (VAW) of the Swiss Federal Institute of Technology (ETH) Zurich, indicated that the self-stabilization potential occurs in various geomorphologic scales. These scales are associated with typical features of the channel bed morphology. As the self-stabilization process is always combined with erosion, the novel approach interrelates the product of water discharge and channel gradient with the channel bed degradations associated with the different geomorphologic scales.
On propose un nouveau modèle pour prévoir la topographie des lits de canaux à surface libre en pente raide une fois que la stabilité du lit est mise en cause. Les relations existantes décrivent la stabilité de lit en définissant un état d'entraînement, habituellement exprimé par un seuil de l'effort de cisaillement de ou un débit. L'approche proposée ici se focalise sur le potentiel d'auto-stabilisation du lit aux débits supérieurs à la valeur d'entraînement pour laquelle il n'y a aucun apport de sédiment en amont. Les expériences en canal effectuées au laboratoire d'Hydraulique, d'Hydrologie et de Glaciologie (VAW) de l'Institut Fédéral Suisse de Technologie (ETH) à Zurich, ont indiqué que le potentiel d'auto-stabilisation se produit à diverses échelles géomorphologiques. Ces échelles sont associées aux caractéristiques typiques de la morphologie de lit. Comme le processus d'auto-stabilisation est toujours combiné avec l'érosion, la nouvelle approche relie le produit du débit de l'eau et du gradient de canal avec les dégradations de lit associées aux différentes échelles géomorphologiques.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] Bed erosion in steep open channels = Erosion de lit dans des canaux à surface libre de forte pente [texte imprimé] / Roman B. Weichert, Auteur ; Gian Reto Bezzola, Auteur ; Hans-Erwin Minor, Auteur . - pp. 360-371.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 3 (2009) . - pp. 360-371
Mots-clés : Bed morphology Bed stability Flume experiment Fluvial geomorphology Steep channel Step-pool channel Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : A new model is proposed to predict the bed topography in steep open channels once the bed stability is exceeded. Existing relationships describe bed stability by defining an entrainment state, usually expressed by a threshold shear stress or a discharge. The approach proposed herein focuses the self-stabilization potential of the channel bed at discharges larger than the entrainment value for which there is no sediment supply from upstream. Flume experiments carried out at the Laboratory of Hydraulics, Hydrology and Glaciology (VAW) of the Swiss Federal Institute of Technology (ETH) Zurich, indicated that the self-stabilization potential occurs in various geomorphologic scales. These scales are associated with typical features of the channel bed morphology. As the self-stabilization process is always combined with erosion, the novel approach interrelates the product of water discharge and channel gradient with the channel bed degradations associated with the different geomorphologic scales.
On propose un nouveau modèle pour prévoir la topographie des lits de canaux à surface libre en pente raide une fois que la stabilité du lit est mise en cause. Les relations existantes décrivent la stabilité de lit en définissant un état d'entraînement, habituellement exprimé par un seuil de l'effort de cisaillement de ou un débit. L'approche proposée ici se focalise sur le potentiel d'auto-stabilisation du lit aux débits supérieurs à la valeur d'entraînement pour laquelle il n'y a aucun apport de sédiment en amont. Les expériences en canal effectuées au laboratoire d'Hydraulique, d'Hydrologie et de Glaciologie (VAW) de l'Institut Fédéral Suisse de Technologie (ETH) à Zurich, ont indiqué que le potentiel d'auto-stabilisation se produit à diverses échelles géomorphologiques. Ces échelles sont associées aux caractéristiques typiques de la morphologie de lit. Comme le processus d'auto-stabilisation est toujours combiné avec l'érosion, la nouvelle approche relie le produit du débit de l'eau et du gradient de canal avec les dégradations de lit associées aux différentes échelles géomorphologiques.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com
in Journal of hydraulic research > Vol. 47 N° 3 (2009) . - pp. 372-380
Titre : A reliability-based assessment of bridge pier scour in non-uniform sediments Titre original : Fiabilité des affouillements aux piles de pont en sédiments non-uniformes Type de document : texte imprimé Auteurs : Mohammad Muzzammil, Auteur ; Nadeem A. Siddiqui, Auteur Article en page(s) : pp. 372-380 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Bridge pier Failure probability Reliability Safety Factor Scour Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : The available scour equations for bridge pier are mostly deterministic in nature, which do not consider uncertainties of various scouring parameters adequately. A reliability-based assessment of bridge pier scour depth is of paramount importance in examining the relationship between safety factor and reliability, which are considered to be key parameters for decision-making in bridge foundation design. A methodology for the reliability assessment of bridge pier scour in non-uniform sediments are presented using the First Order Reliability Method (FORM). To study the influence of various random variables on the pier reliability against the scouring, a sensitivity analysis was carried out. To achieve a desirable safety level in the design of pier foundation, reliability-based safety factors are also proposed. The influence of the correlation among the random variables on the pier reliability was also assessed.
Les équations disponibles pour évaluer les affouillements aux piles de pont sont la plupart du temps déterministes par nature; elles ne considèrent pas dans leur juste proportion les incertitudes des divers paramètres. Une évaluation fiable de la profondeur d'affouillement aux piles de pont est d'une importance primordiale lorsqu'on examine le rapport entre le facteur de sûreté et la fiabilité, qui sont considérés comme les paramètres principaux pour la prise de décision dans la conception des fondations du pont. Une méthodologie a été présentée pour l'estimation de la fiabilité de l'affouillement aux piles de pont en sédiments non-uniformes en utilisant la Méthode de Fiabilité du Premier Ordre (FORM). Une analyse de sensibilité a été effectuée pour étudier l'influence des différentes variables aléatoires sur la fiabilité de l'affouillement. On a également proposé des facteurs de fiabilité pour réaliser un niveau souhaitable de sûreté dans la conception des fondations de pilier. L'influence de la corrélation entre les variables aléatoires sur la fiabilité de pilier a été également évaluée.
DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] A reliability-based assessment of bridge pier scour in non-uniform sediments = Fiabilité des affouillements aux piles de pont en sédiments non-uniformes [texte imprimé] / Mohammad Muzzammil, Auteur ; Nadeem A. Siddiqui, Auteur . - pp. 372-380.
Hydraulique
Langues : Anglais (eng)
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Mots-clés : Bridge pier Failure probability Reliability Safety Factor Scour Index. décimale : 627 Ingénierie des cours d'eau naturels, des ports, des rades et des cotes. Installations de navigation, de dragage, de récupération et de sauvetage. Barrages et centrales électriques hydrauliques Résumé : The available scour equations for bridge pier are mostly deterministic in nature, which do not consider uncertainties of various scouring parameters adequately. A reliability-based assessment of bridge pier scour depth is of paramount importance in examining the relationship between safety factor and reliability, which are considered to be key parameters for decision-making in bridge foundation design. A methodology for the reliability assessment of bridge pier scour in non-uniform sediments are presented using the First Order Reliability Method (FORM). To study the influence of various random variables on the pier reliability against the scouring, a sensitivity analysis was carried out. To achieve a desirable safety level in the design of pier foundation, reliability-based safety factors are also proposed. The influence of the correlation among the random variables on the pier reliability was also assessed.
Les équations disponibles pour évaluer les affouillements aux piles de pont sont la plupart du temps déterministes par nature; elles ne considèrent pas dans leur juste proportion les incertitudes des divers paramètres. Une évaluation fiable de la profondeur d'affouillement aux piles de pont est d'une importance primordiale lorsqu'on examine le rapport entre le facteur de sûreté et la fiabilité, qui sont considérés comme les paramètres principaux pour la prise de décision dans la conception des fondations du pont. Une méthodologie a été présentée pour l'estimation de la fiabilité de l'affouillement aux piles de pont en sédiments non-uniformes en utilisant la Méthode de Fiabilité du Premier Ordre (FORM). Une analyse de sensibilité a été effectuée pour étudier l'influence des différentes variables aléatoires sur la fiabilité de l'affouillement. On a également proposé des facteurs de fiabilité pour réaliser un niveau souhaitable de sûreté dans la conception des fondations de pilier. L'influence de la corrélation entre les variables aléatoires sur la fiabilité de pilier a été également évaluée.
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