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Experimental investigations on different modes of headcut migration / Kumar Dey, Ashis in Journal of hydraulic research, Vol. 45 N°3 (2007) 

Public ISBD [article]  in Journal of hydraulic research > Vol. 45 N°3 (2007) . - 333-346 p. Titre : Experimental investigations on different modes of headcut migration Titre original : Investigations expérimentales sur différents modes de migration de headcut (décrochement en marche d'escalier) Type de document : texte imprimé Auteurs : Kumar Dey, Ashis, Auteur ; Kitamura, Tadanori, Auteur ; Tsujimoto, Tetsuro, Auteur Article en page(s) : 333-346 p. Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Headcut  Migration  rate  Non-cohesive  soil  Stratified  soil  Plunge-pool  erosion  Conceptual  model  Sediment  transport  Bed  slope  Overland  flow  Headcut  Taux  de  migration  Sol  pulvérulent  Sol  stratifié  Erosion  de  plonger-piscine  Modèle  conceptuel  Transport  des  sédiments  Pente  de  lit  Écoulement  de  surface 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 : Flume experiments were conducted to characterize the headcut erosion process on low bed slope landforms such as floodplain. Two different series of experiments were performed to investigate the headcut erosion and migration phenomenon both in homogeneous and heterogeneous non-cohesive soil. The flume bed was prepared with homogeneous coarse sand of uniform diameter for the first series and a composite fill of coarse sand and fine particles of polyvinyl chloride for the second series. Adhesive spray was applied on the top surface, which resisted the surface erosion and ensured the development of headcut. The effects of hydraulic and geometric conditions on headcut migration rate were analyzed. When all the detached sediments resulting from the erosion process were transported easily far downstream as wash load, then the overland flow rate and the headcut height governed the plunge-pool erosion process and the headcut migration rate as well (second series of experiments). In contrast, when the detached sediment resulting from the erosion process was transported as bed-material load, then the migration rate was governed not only by the upstream parameters but also by the downstream bed morphology (first series of experiments). The experimental results of both series showed that the shape of the plunge-pool remained unchanged with time for a given flow discharge. For a given flow rate and initial headcut-height, variable migration rate was observed in the first series of experiments, whereas the second series of experiments showed a constant migration rate. Conceptual models were proposed to explain the details of headcut migration process for both cases. In addition to overland flow rate and headcut height, the sediment transport capacity as well as the bed slope downstream of headcut was found to be a significant parameter that controlled the migration rate when the detached sediment was transported as bed-material load. The plunge-pool scour-rate that is governed by the overland flow rate, headcut-height and the properties of bed material controlled the migration rate when the detached sediment was transported as wash load. The migration rates calculated using conceptual models reasonably agreed with the experimental data for both cases. Des expériences en canal ont été entreprises pour caractériser le processus d'érosion en marche d'escalier sur des reliefs de faible de pente tels que les plaines d'inondation. Deux séries différentes d'expériences ont été exécutées pour étudier le phénomène d'érosion et de migration de headcut dans le sol pulvérulent homogène et hétérogène. Le lit de canalisation a été préparé avec le sable brut homogène du diamètre uniforme pour la première série et une suffisance composée du sable brut et des particules fines du chlorure polyvinylique pour la deuxième série. Le jet adhésif était appliqué sur la surface supérieure, qui a résisté à l'érosion extérieure et a assuré le développement du headcut. Les effets des conditions hydrauliques et géométriques sur le taux de migration de headcut ont été analysés. Quand tous les sédiments isolés résultant du procédé d'érosion ont été transportés facilement loin en aval pendant que la charge de lavage, alors le taux d'écoulement de surface et la taille de headcut régissaient le procédé d'érosion de plonger-piscine et le taux de migration de headcut aussi bien (deuxième série d'expériences). En revanche, quand le sédiment isolé résultant du procédé d'érosion a été transporté comme charge de lit-matériel, puis le taux de migration a été régi non seulement par les paramètres ascendants mais également par la morphologie descendant de lit (première série d'expériences). Les résultats expérimentaux des deux séries ont prouvé que la forme de la plonger-piscine est demeurée sans changement avec de l'heure pour une décharge donnée d'écoulement. Pour un débit donné et une headcut-taille initiale, on a observé le taux de migration variable de la première série d'expériences, tandis que la deuxième série d'expériences a montré un taux de migration constant. On a proposé des modèles conceptuels pour expliquer les détails du procédé de migration de headcut pour les deux cas. En plus du taux d'écoulement de surface et de la taille de headcut, la capacité de transport des sédiments comme la pente de lit en aval de le headcut s'est avérée un paramètre significatif qui a commandé le taux de migration quand le sédiment isolé a été transporté comme charge de lit-matériel. Le récurer-taux de plonger-piscine qui est régi par le taux d'écoulement de surface, headcut-taille et les propriétés du lit matérielles a commandé le taux de migration quand le sédiment isolé a été transporté pendant que charge de lavage. Les taux de migration ont calculé utilisant les modèles conceptuels raisonnablement étés d'accord avec les données expérimentales pour les deux cas. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : ashis@xpsoftware.com.au, ttsujimoto@genv.nagoya-u.ac.jp, tskitamura@pop01.odn.ne [...] [article] Experimental investigations on different modes of headcut migration = Investigations expérimentales sur différents modes de migration de headcut (décrochement en marche d'escalier) [texte imprimé] / Kumar Dey, Ashis, Auteur ; Kitamura, Tadanori, Auteur ; Tsujimoto, Tetsuro, Auteur . - 333-346 p. Hydraulique Langues : Anglais (eng) in Journal of hydraulic research > Vol. 45 N°3 (2007) . - 333-346 p. Mots-clés : Headcut  Migration  rate  Non-cohesive  soil  Stratified  soil  Plunge-pool  erosion  Conceptual  model  Sediment  transport  Bed  slope  Overland  flow  Headcut  Taux  de  migration  Sol  pulvérulent  Sol  stratifié  Erosion  de  plonger-piscine  Modèle  conceptuel  Transport  des  sédiments  Pente  de  lit  Écoulement  de  surface 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 : Flume experiments were conducted to characterize the headcut erosion process on low bed slope landforms such as floodplain. Two different series of experiments were performed to investigate the headcut erosion and migration phenomenon both in homogeneous and heterogeneous non-cohesive soil. The flume bed was prepared with homogeneous coarse sand of uniform diameter for the first series and a composite fill of coarse sand and fine particles of polyvinyl chloride for the second series. Adhesive spray was applied on the top surface, which resisted the surface erosion and ensured the development of headcut. The effects of hydraulic and geometric conditions on headcut migration rate were analyzed. When all the detached sediments resulting from the erosion process were transported easily far downstream as wash load, then the overland flow rate and the headcut height governed the plunge-pool erosion process and the headcut migration rate as well (second series of experiments). In contrast, when the detached sediment resulting from the erosion process was transported as bed-material load, then the migration rate was governed not only by the upstream parameters but also by the downstream bed morphology (first series of experiments). The experimental results of both series showed that the shape of the plunge-pool remained unchanged with time for a given flow discharge. For a given flow rate and initial headcut-height, variable migration rate was observed in the first series of experiments, whereas the second series of experiments showed a constant migration rate. Conceptual models were proposed to explain the details of headcut migration process for both cases. In addition to overland flow rate and headcut height, the sediment transport capacity as well as the bed slope downstream of headcut was found to be a significant parameter that controlled the migration rate when the detached sediment was transported as bed-material load. The plunge-pool scour-rate that is governed by the overland flow rate, headcut-height and the properties of bed material controlled the migration rate when the detached sediment was transported as wash load. The migration rates calculated using conceptual models reasonably agreed with the experimental data for both cases. Des expériences en canal ont été entreprises pour caractériser le processus d'érosion en marche d'escalier sur des reliefs de faible de pente tels que les plaines d'inondation. Deux séries différentes d'expériences ont été exécutées pour étudier le phénomène d'érosion et de migration de headcut dans le sol pulvérulent homogène et hétérogène. Le lit de canalisation a été préparé avec le sable brut homogène du diamètre uniforme pour la première série et une suffisance composée du sable brut et des particules fines du chlorure polyvinylique pour la deuxième série. Le jet adhésif était appliqué sur la surface supérieure, qui a résisté à l'érosion extérieure et a assuré le développement du headcut. Les effets des conditions hydrauliques et géométriques sur le taux de migration de headcut ont été analysés. Quand tous les sédiments isolés résultant du procédé d'érosion ont été transportés facilement loin en aval pendant que la charge de lavage, alors le taux d'écoulement de surface et la taille de headcut régissaient le procédé d'érosion de plonger-piscine et le taux de migration de headcut aussi bien (deuxième série d'expériences). En revanche, quand le sédiment isolé résultant du procédé d'érosion a été transporté comme charge de lit-matériel, puis le taux de migration a été régi non seulement par les paramètres ascendants mais également par la morphologie descendant de lit (première série d'expériences). Les résultats expérimentaux des deux séries ont prouvé que la forme de la plonger-piscine est demeurée sans changement avec de l'heure pour une décharge donnée d'écoulement. Pour un débit donné et une headcut-taille initiale, on a observé le taux de migration variable de la première série d'expériences, tandis que la deuxième série d'expériences a montré un taux de migration constant. On a proposé des modèles conceptuels pour expliquer les détails du procédé de migration de headcut pour les deux cas. En plus du taux d'écoulement de surface et de la taille de headcut, la capacité de transport des sédiments comme la pente de lit en aval de le headcut s'est avérée un paramètre significatif qui a commandé le taux de migration quand le sédiment isolé a été transporté comme charge de lit-matériel. Le récurer-taux de plonger-piscine qui est régi par le taux d'écoulement de surface, headcut-taille et les propriétés du lit matérielles a commandé le taux de migration quand le sédiment isolé a été transporté pendant que charge de lavage. Les taux de migration ont calculé utilisant les modèles conceptuels raisonnablement étés d'accord avec les données expérimentales pour les deux cas. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : ashis@xpsoftware.com.au, ttsujimoto@genv.nagoya-u.ac.jp, tskitamura@pop01.odn.ne [...]