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Dynamic Time Step for One-Dimensional Overland Flow Kinematic Wave Solution / Jaber, Fouad H. in Journal of hydrologic engineering, Vol. 7, N° 1 (Janvier/Fevrier 2002) 

Public ISBD [article]  in Journal of hydrologic engineering > Vol. 7, N° 1 (Janvier/Fevrier 2002) . - 3-11 p. Titre : Dynamic Time Step for One-Dimensional Overland Flow Kinematic Wave Solution Titre original : Etape Dynamique de Temps pour la Solution Cinématique Un-Dimensionnelle de Vague d'Ecoulement de Surface Type de document : texte imprimé Auteurs : Jaber, Fouad H., Auteur ; Mohtar, Rabi H., Auteur Article en page(s) : 3-11 p. Note générale : Hydrologie, Hydraulique Langues : Anglais (eng) Mots-clés : Overland  flow  Kinematic  wave  theory  Hydrologic  models  Finite-element  method  Time  factors  Ecoulement  de  surface  Theorie  de  cinématique  de  vague  Modéles  hydrologiques  Méthode  d'élément  fini  Facteurs  de  temps Index. décimale : 551.4/620 Résumé : Kinematic wave theory is widely used in modeling a variety of hydrologic processes. Results of applying the kinematic wave overland flow solution using different time steps showed that the conventionally used stability criterion known as the courant condition fails to give a time steps estimate that ensures stable and accurate numerical solutions. Accordingly, a new accuracy-based dynamic time step estimate for the one dimensional overland flow kinematic wave solution is developed. The Newly developed dynamic time step estimates are functions the mesh size, watershed slope, roughness, excess rainfall, and time of concentration. The New criteria were developed by comparing the consistent formulation of the Galerkin-Cranck Niccholson numerical solution of the kinematic wave equation to the characteristic method-based analytical solution, using different time steps and meshes. For each simulation, characterized by boundary and initial conditions and mesh size, an optimal time step that integrates the problem within 5% error was determined. The series of mesh sizes and corresponding optimal time steps were used to develop the dynamic time step. The time step criteria were tested on a variety of problems, including a steady state and time varying rainfall scenarios, and proved to be adequate for accurate and stable results within an efficient computational time. The Criteria can be easily integrated in flow routing models to select the optimal time step with minimal user input. La théorie cinématique de vague est largement répandue en modelant une variété de processus hydrologiques. Les résultats d'appliquer la solution cinématique d'écoulement de surface de vague employant différentes étapes de temps ont prouvé que le critère par convention utilisé de stabilité connu sous le nom d'état courant ne donne pas une évaluation d'étapes de temps qui assure les solutions numériques stables et précises. En conséquence, une nouvelle évaluation dynamique exactitude-basée d'étape de temps pour l'une solution cinématique dimensionnelle de vague d'écoulement de surface est développée. Les évaluations dynamiques nouvellement développées d'étape de temps sont des fonctions la maille, la pente de ligne de partage, le dressage, les précipitations excessives, et la période de la concentration. Les nouveaux critères ont été développés en comparant à formulation conformée de la solution numérique de Galerkin-Cranck Niccholson de l'équation d'ondes cinématique à la solution analytique méthode-basée caractéristique, en utilisant différentes étapes de temps et mailles. Pour chaque simulation, caractérisé par frontière et conditions et maille initiales, une étape optimale de temps qui intègre le problème dans les limites de l'erreur de 5% a été déterminée. Les séries de mailles et d'étapes optimales correspondantes de temps ont été employées pour développer l'étape dynamique de temps. On avérés que les critères d'étape de temps ont été examinés sur une variété de problèmes, y compris un état d'équilibre et des scénarios variables de précipitation de temps, et sont proportionnés pour des résultats précis et stables dans un temps informatique efficace. Les Critères peuvent être facilement intégrés dans des modèles de cheminement d'écoulement pour choisir l'étape optimale de temps avec l'entrée minimale d'utilisateur. En ligne : mohtar@ecn.purdue.edu [article] Dynamic Time Step for One-Dimensional Overland Flow Kinematic Wave Solution = Etape Dynamique de Temps pour la Solution Cinématique Un-Dimensionnelle de Vague d'Ecoulement de Surface [texte imprimé] / Jaber, Fouad H., Auteur ; Mohtar, Rabi H., Auteur . - 3-11 p. Hydrologie, Hydraulique Langues : Anglais (eng) in Journal of hydrologic engineering > Vol. 7, N° 1 (Janvier/Fevrier 2002) . - 3-11 p. Mots-clés : Overland  flow  Kinematic  wave  theory  Hydrologic  models  Finite-element  method  Time  factors  Ecoulement  de  surface  Theorie  de  cinématique  de  vague  Modéles  hydrologiques  Méthode  d'élément  fini  Facteurs  de  temps Index. décimale : 551.4/620 Résumé : Kinematic wave theory is widely used in modeling a variety of hydrologic processes. Results of applying the kinematic wave overland flow solution using different time steps showed that the conventionally used stability criterion known as the courant condition fails to give a time steps estimate that ensures stable and accurate numerical solutions. Accordingly, a new accuracy-based dynamic time step estimate for the one dimensional overland flow kinematic wave solution is developed. The Newly developed dynamic time step estimates are functions the mesh size, watershed slope, roughness, excess rainfall, and time of concentration. The New criteria were developed by comparing the consistent formulation of the Galerkin-Cranck Niccholson numerical solution of the kinematic wave equation to the characteristic method-based analytical solution, using different time steps and meshes. For each simulation, characterized by boundary and initial conditions and mesh size, an optimal time step that integrates the problem within 5% error was determined. The series of mesh sizes and corresponding optimal time steps were used to develop the dynamic time step. The time step criteria were tested on a variety of problems, including a steady state and time varying rainfall scenarios, and proved to be adequate for accurate and stable results within an efficient computational time. The Criteria can be easily integrated in flow routing models to select the optimal time step with minimal user input. La théorie cinématique de vague est largement répandue en modelant une variété de processus hydrologiques. Les résultats d'appliquer la solution cinématique d'écoulement de surface de vague employant différentes étapes de temps ont prouvé que le critère par convention utilisé de stabilité connu sous le nom d'état courant ne donne pas une évaluation d'étapes de temps qui assure les solutions numériques stables et précises. En conséquence, une nouvelle évaluation dynamique exactitude-basée d'étape de temps pour l'une solution cinématique dimensionnelle de vague d'écoulement de surface est développée. Les évaluations dynamiques nouvellement développées d'étape de temps sont des fonctions la maille, la pente de ligne de partage, le dressage, les précipitations excessives, et la période de la concentration. Les nouveaux critères ont été développés en comparant à formulation conformée de la solution numérique de Galerkin-Cranck Niccholson de l'équation d'ondes cinématique à la solution analytique méthode-basée caractéristique, en utilisant différentes étapes de temps et mailles. Pour chaque simulation, caractérisé par frontière et conditions et maille initiales, une étape optimale de temps qui intègre le problème dans les limites de l'erreur de 5% a été déterminée. Les séries de mailles et d'étapes optimales correspondantes de temps ont été employées pour développer l'étape dynamique de temps. On avérés que les critères d'étape de temps ont été examinés sur une variété de problèmes, y compris un état d'équilibre et des scénarios variables de précipitation de temps, et sont proportionnés pour des résultats précis et stables dans un temps informatique efficace. Les Critères peuvent être facilement intégrés dans des modèles de cheminement d'écoulement pour choisir l'étape optimale de temps avec l'entrée minimale d'utilisateur. En ligne : mohtar@ecn.purdue.edu