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One-dimensional modelling of fluvial bed morphodynamics / Huang Jingmin in Journal of hydraulic research, Vol. 46 N°5 (2008) 

Public ISBD [article]  in Journal of hydraulic research > Vol. 46 N°5 (2008) . - pp. 636-647 Titre : One-dimensional modelling of fluvial bed morphodynamics Titre original : Modélisation 1-D de la morpho-dynamique des lits fluviaux Type de document : texte imprimé Auteurs : Huang Jingmin, Auteur ; Borthwick, Alistair G. L., Auteur ; Richard L. Soulsby, Auteur Article en page(s) : pp. 636-647 Note générale : Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Bed  load  Bed  morphodynamics  Morphodynamic  time-scale  Shallow  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 : An understanding of fluvial processes is vital for river management systems. This paper describes a one-dimensional model of fluvial bed morphodynamics, with the flow hydrodynamics represented by the hyperbolic nonlinear shallow water equations and the bed morphodynamics by the bed deformation equation, with an empirical formula used for the bed load. Suspended sediment transport is not considered. The model uses a deviatoric form of the nonlinear shallow water equations that mathematically balances the source and flux gradient terms at equilibrium, and inherently caters for non-uniform bed topography. The governing equations are solved in an uncoupled way, using a Godunov-type finite volume solver for the nonlinear shallow water equations and second-order finite differences for the bed deformation equation. Generalised approximate analytical solutions and numerical predictions are presented for the evolution of a hump in an open channel. The numerical model predictions on converged grids are found to be in excellent agreement with the approximate analytical solutions within the range of validity of the approximate analytical model. It is demonstrated that uncoupling the shallow flow and bed morphodynamics calculations is computationally efficient and accurate. Results from a detailed parameter study are presented in order to interpret further the underlying physics of hump migration, and the influence studied of a morphodynamic time-scale related to the speed of bed change. La compréhension des processus fluviaux est essentielle pour les systèmes de gestion des cours d'eau. Cet article décrit un modèle unidimensionnel de morpho-dynamique des lits fluviaux, dans lequel l'hydrodynamique d'écoulement est représentée par les équations hyperboliques non-linéaires de l'eau en faible profondeur, et la morpho-dynamique de lit par l'équation de déformation de lit, utilisant une formule empirique pour le transport solide. Le sédiment en suspension n'est pas considéré. Le modèle emploie une forme dérivée des équations non-linéaires de l'eau en faible profondeur qui équilibre mathématiquement les termes source et les flux par gradient, et convient en soi à la topographie non-uniforme de lit. Ces équations sont résolues d'une manière découplée, en utilisant un solveur en volumes finis de type Godunov pour les équations non-linéaires de l'eau en faible profondeur, et les différences finies de second ordre pour l'équation de déformation de lit. Des solutions analytiques approximatives généralisées et les prévisions numériques sont présentées pour l'évolution d'une bosse dans un canal à surface libre. Les prévisions du modèle numérique sur des grilles convergées sont en excellent accord avec les solutions analytiques approximatives dans la marge de validité du modèle analytique approximatif. On démontre que le fait de découpler le calcul de l'écoulement en faible profondeur et celui de la morpho-dynamique du lit est efficace sur le plan informatique et donne un résultat précis. On présente les résultats d'une étude paramétrique détaillée afin d'interpréter ensuite la physique fondamentale d'une migration de bosse, et on a étudié l'influence d'une échelle de temps morpho-dynamique liée à la vitesse du changement de lit. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com [article] One-dimensional modelling of fluvial bed morphodynamics = Modélisation 1-D de la morpho-dynamique des lits fluviaux [texte imprimé] / Huang Jingmin, Auteur ; Borthwick, Alistair G. L., Auteur ; Richard L. Soulsby, Auteur . - pp. 636-647. Hydraulique Langues : Anglais (eng) in Journal of hydraulic research > Vol. 46 N°5 (2008) . - pp. 636-647 Mots-clés : Bed  load  Bed  morphodynamics  Morphodynamic  time-scale  Shallow  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 : An understanding of fluvial processes is vital for river management systems. This paper describes a one-dimensional model of fluvial bed morphodynamics, with the flow hydrodynamics represented by the hyperbolic nonlinear shallow water equations and the bed morphodynamics by the bed deformation equation, with an empirical formula used for the bed load. Suspended sediment transport is not considered. The model uses a deviatoric form of the nonlinear shallow water equations that mathematically balances the source and flux gradient terms at equilibrium, and inherently caters for non-uniform bed topography. The governing equations are solved in an uncoupled way, using a Godunov-type finite volume solver for the nonlinear shallow water equations and second-order finite differences for the bed deformation equation. Generalised approximate analytical solutions and numerical predictions are presented for the evolution of a hump in an open channel. The numerical model predictions on converged grids are found to be in excellent agreement with the approximate analytical solutions within the range of validity of the approximate analytical model. It is demonstrated that uncoupling the shallow flow and bed morphodynamics calculations is computationally efficient and accurate. Results from a detailed parameter study are presented in order to interpret further the underlying physics of hump migration, and the influence studied of a morphodynamic time-scale related to the speed of bed change. La compréhension des processus fluviaux est essentielle pour les systèmes de gestion des cours d'eau. Cet article décrit un modèle unidimensionnel de morpho-dynamique des lits fluviaux, dans lequel l'hydrodynamique d'écoulement est représentée par les équations hyperboliques non-linéaires de l'eau en faible profondeur, et la morpho-dynamique de lit par l'équation de déformation de lit, utilisant une formule empirique pour le transport solide. Le sédiment en suspension n'est pas considéré. Le modèle emploie une forme dérivée des équations non-linéaires de l'eau en faible profondeur qui équilibre mathématiquement les termes source et les flux par gradient, et convient en soi à la topographie non-uniforme de lit. Ces équations sont résolues d'une manière découplée, en utilisant un solveur en volumes finis de type Godunov pour les équations non-linéaires de l'eau en faible profondeur, et les différences finies de second ordre pour l'équation de déformation de lit. Des solutions analytiques approximatives généralisées et les prévisions numériques sont présentées pour l'évolution d'une bosse dans un canal à surface libre. Les prévisions du modèle numérique sur des grilles convergées sont en excellent accord avec les solutions analytiques approximatives dans la marge de validité du modèle analytique approximatif. On démontre que le fait de découpler le calcul de l'écoulement en faible profondeur et celui de la morpho-dynamique du lit est efficace sur le plan informatique et donne un résultat précis. On présente les résultats d'une étude paramétrique détaillée afin d'interpréter ensuite la physique fondamentale d'une migration de bosse, et on a étudié l'influence d'une échelle de temps morpho-dynamique liée à la vitesse du changement de lit. DEWEY : 627 ISSN : 0022-1686 En ligne : http://www.journalhydraulicresearch.com