Search

Turbidity current is produced when a particle-laden fluid flows under lighter ambient fresh fluid. The streaming of particle-laden fluid is called a turbidity current and this kind of current is an important mechanism for sediment transportation in lakes and oceans. In the present research, the main concentration is on the effect of obstacle with an isosceles right triangular cross section on the behavior of turbidity current. A series of laboratory experiments were carried out with various obstacle heights and different inlet densimetric Froude numbers. In each experiment, velocity profiles upstream and downstream of the obstacle were measured, using an acoustic Doppler velocimeter. Kaolin was used as the suspended material. Experiments showed that the density current with lower inlet Froude number, reacts to the presence of the obstacle more rapidly compared to the currents with higher values of inlet Froude number. At the upstream section of the obstacle, an increase in the height of the obstacle resulted in a reduction in the current inertia and the maximum velocity. Also the local Froude numbers had an abrupt increase when the dense layer passed the obstacle. Key words: turbidity current, obstacle, Froude number, experiment, velocity profiles, ADV. Un courant de turbidite est produit lorsqu'un fluide charge de particules s'ecoule sous un fluide frais ambiant plus leger. L'ecoulement d'un fluide charge de particules est appele un courant de turbidite et ce type de courant est un mecanisme important de transport de sediments dans les lacs et les oceans. La presente recherche porte principalement sur l'effet de l'obstacle ayant une section transversale triangulaire isocele a angle droit sur le comportement du courant de turbidite. Une serie d'experiences en laboratoire a ete realisee en utilisant des obstacles de hauteurs variees et de differents nombres densimetriques de Froude a l'entree. Dans chaque experience, les profils bathymetriques ont ete mesures en amont et en aval de l'obstacle au moyen d'un profileur de courant acoustique Doppler. Du kaolin a ete utilise comme materiau en suspension. Les experiences ont montre que le courant de densite avec un nombre de Froude plus faible a l'entree reagit plus rapidement a la presence de l'obstacle que les courants ayant des valeurs plus elevees du nombre de Froude a l'entree. Dans la section amont de l'obstacle, une augmentation de la hauteur de l'obstacle a engendre une reduction de l'inertie de courant et de la vitesse maximale. De plus, les nombres de Froude locaux augmentent de maniere abrupte lorsque la couche dense a passe l'obstacle. [Traduit par la Redaction] Mots-cles: courant de turbidite, obstacle, nombre de Froude, experience, profils bathymetriques, profileur de courant acoustique Doppler., 1. Introduction Density currents are formed when gravity acts upon a density difference between two different fluids, and the driving force is the buoyancy force. Since density currents are formed [...]

Culvert design must account for a large range of flow rates but most of the time culverts convey flows that are smaller than the design flow. Repeated high flows passing through the culverts lead to a gradual increase of the sediment deposits in the culvert vicinity, eventually resulting in reduced flow and sediment capacity. Sedimentation at culverts is quite an involved process due to the combined effect of flow non-uniformity and unsteadiness, as well as of the flow-sediment interaction. This paper reports results from a series of laboratory experiments aimed at understanding the hydro and morpho-dynamic changes occurring in the vicinity of a three-box culvert. For this purpose, velocity and turbulence characteristics upstream of the culvert were mapped globally and locally during the transition from an original flatbed to equilibrium sediment transport condition using contemporary acoustics, light detection and ranging, and image-based technologies. The experimental results reveal flow complexities not currently accounted for in the design of the multi-barrel culverts, but which can be detrimental for their long-term operation. Considerations on practical approaches to efficiently model the complexities were formulated. Key words: culvert, non-uniform flow, LSPIV, LiDAR, acoustic instrument. La conception des ponceaux doit tenir compte d'une grande plage de debits mais, la plupart du temps, les ponceaux font passer des debits qui sont inferieurs au debit prevu. Les debits eleves passant a repetition dans les ponceaux engendrent une augmentation graduelle du depot de sediments aux environs du ponceau, ce qui conduit eventuellement une capacite reduite de debit et de transport solide. La sedimentation aux ponceaux est un processus complexe en raison de l'effet combine de la non-uniformite et de l'instabilite du debit ainsi que de l'interaction debit-sediments. Le present article presente les resultats d'une serie d'experiences en laboratoire visant a comprendre les changements hydrodynamiques et morpho-dynamiques survenant aux environs d'un ponceau tricorps. A cette fin, les caracteristiques de vitesse et de turbulence a l'amont du ponceau ont ete cartographiees globalement et localement durant la transition d'un lit plat initial a une condition de transport a l'equilibre de sediments en utilisant l'acoustique contemporain, le LiDAR et les technologies basees sur les images. Les resultats experimentaux revelent des complexites de debits dont on ne tient pas presentement compte dans la conception de ponceaux multitubes, mais qui pourraient nuire a leur fonctionnement a long terme. Nous avons formule des recommandations concernant les approches pratiques afin de modeliser efficacement ces complexites. [Traduit par la Redaction] Mots-cles: ponceau, debit non uniforme, LSPIV, LiDAR, instrument acoustique., 1. Introduction Culverts are common hydraulic structures for secondary roads crossing small streams in the rural US Midwestern area. In this region, the sedimentation at culverts is a chronic problem [...]

Recent marine sedimentary deposits and river discharge in two subarctic fjords in Nunatsiavut (Northern Labrador, Canada) have been studied to elucidate patterns and mechanisms of fluvial sediment transfer and accumulation in the fjords, to further our understanding of the longer-term sedimentary record. Multibeam and sub-bottom acoustic data and sediment cores were collected in Nachvak and Saglek fjords, within Canada's Torngat Mountains National Park, as part of the most extensive study of the park's marine resources to date. Cores were subsampled for X-radiography, grain size, and [sup.210]Pb/[sup.137]Cs geochronology. Muddy basin sediments within each fjord are bioturbated, indicating circulation of oxygenated bottom water. Depositional fluxes and inventories of [sup.210]Pb indicate efficient marine scavenging of [sup.210]Pb by fine suspended sediments. In Nachvak Fjord, with small rivers and steep, presently glaciated catchments, postglacial and recent sediment accumulation rates are similar, implying relatively constant sedimentation over time. In Saglek Fjord, fed by larger rivers with more extensive catchments that lack glaciers, recent sediment accumulation is more rapid than that averaged over postglacial time. Present mass accumulation rates for the Nachvak Fjord basin are on average 39 000 t x [year.sup.-1] for the entire basin, and for Saglek 43 000 t x [year.sup.-1] for the entire basin, with sediment-gravity flows being one likely mechanism for sediment delivery to deep basins. Results collectively suggest that both marine basins are excellent natural sediment traps. Comparison of accumulation rates from [sup.137]Cs and [sup.210]Pb suggest that sediment fluxes to Nachvak Fjord may have decreased slightly over the past ~130 years. Des depots recents de sediments marins et de decharge de rivieres dans deux fjords subarctiques au Nunatsiavut (Nord du Labrador, Canada) ont ete etudies afin d'interpreter les patrons et les mecanismes de transfert et d'accumulation de sediments dans les fjords et de mieux comprendre les donnees sedimentaires d'une longue periode de tem[ρ.s]. Les donnees acoustiques multifaisceaux incluant celles du fond du sous-sol ainsi que des carottes de sediments ont ete recueillies dans les fjords Nachvak et Saglek, dans le parc national des monts Torngat, au Canada, dans le cadre de l'etude la plus approfondie a ce jour des ressources du parc marin. Les carottes ont ete sous- echantillonnees pour des analyses aux rayons-X, la granulometrie et la geochronologie [sup.210]Pb/[sup.137]Cs. Dans les deux fjords, les sediments du bassin boueux ont ete perturbes par bioturbation, indiquant une circulation oxygenee de l'eau de fond. Les flux de deposition et les inventaires de [sup.210]Pb indiquent une elimination marine efficace du [sup.210]Pb par de fins sediments en suspension. Dans le fjord de Nachvak, ou l'on retrouve de petites rivieres et des bassins de captage abrupts, actuellement recouverts de glace, les taux post-glaciaux et recents d' accumulation des sediments sont similaires, impliquant une sedimentation relativement constante dans le temps. Dans le fjord de Saglek, alimente par de plus grosses rivieres et ayant de plus grands bassins de captage libres de glaciers, l'accumulation recente de sediments est plus rapide que la moyenne d'accumulation des temps postglaciaires. Les taux actuels d' accumulation de masse du fjord Nachvak sont en moyenne de 39 000 tonnes/annee pour tout le bassin et de 43 000 tonnes/ annee pour tout le bassin de Saglek; un mecanisme probable de transport de sediments vers les bassins profonds est l'ecoulement gravitaire des sediments. L'ensemble des resultats suggere que les deux bassins marins sont d'excellents pieges naturels de sediments. Selon une comparaison des taux d'accumulation, determines par [sup.137]Cs et [sup.210]Pb, les flux de sediments dans le fjord Nackvak auraient diminue legerement au cours des 130 dernieres annees environ. [Traduit par la Redaction], Introduction The goal of this study is to evaluate recent marine records of fluvial sediment supply to two subarctic fjords in northern Labrador, to better understand the development of these [...]

Contaminant transport through a single hole in a geomembrane (GM) that forms part of composite liner with a geosynthetic clay liner (GCL) for applied heads (0.3 and 1 m) and an applied pressure of about 100 kPa is modeled and compared with experimental results. The system was first permeated with distilled water until a steady state was reached. The permeant was then switched to an NaCl solution. The inferred interface transmissivity at steady state (after 280 days) is about 2.3 x [10.sup.-11] [m.sup.2]/s for both heads examined. After 800 days permeation with an 0.14 mol/L NaCl solution, the interface transmissivity between the geomembrane and GCL was inferred to have decreased from 2.3 x [10.sup.-11] to 1.1 x [10.sup.-11] [m.sup.2]/s for experiments with heads of both 0.3 and 1 m. Modeling of the flow and changes in the GCL hydraulic conductivity arising from interaction between the bentonite and the 0.14 mol/L NaCl permeant is shown to give excellent agreement with the observed leakage. The differences between modeling a uniform and nonuniform interface transmissivity is found to be small--with the leakage being dominated by the interface transmissivity 0.1 to 0.15 m from the hole in the GM. Typical published values for the diffusion coefficient for both the GCL and sandy soil are shown to give good predictions of effluent concentration with time and chloride distribution in the silty sand in contact with the composite liners at the end of the test. Key words: numerical modeling, leakage, composite liner, geosynthetic clay liner, advection, transport, landfill. Cet article presente la modelisation du transport de contaminants a travers un trou unique dans de la geomembrane (GM) faisant partie d'un revetement composite avec argile et geosynthetique (GCL) pour des tetes appliquees (0,3 et 1 m) et des pressions appliquees d'environ 100 kPa. Les resultats de la modelisation sont ensuite compares a des resultats experimentaux. Le systeme est d'abord infiltre avec de l'eau distillee jusqu'a ce que le regime permanent soit atteint. Ensuite, le liquide permeant est change par une solution de NaCl. La transmissivite inferee a l'interface en regime permanent (apres 280 jours) est d'environ 2,3 x [10.sup.-11] [m.sup.2]/s pour les deux tetes testees. Apres 800 jours de permeation avec une solution de 0,14 mol/L NaCl, la transmissivite de l'interface entre la geomembrane et le GCL est supposee avoir diminue de 2,3 x [10.sup.-11] [m.sup.2]/s a 1,1 x [10.sup.-11] [m.sup.2]/s pour les essais avec des tetes de 0,3 et de 1 m. La modelisation de l'ecoulement et des variations de conductivite hydraulique du GCL survenant en reponse aux interactions entre la bentonite et la solution de 0,14 mol/L NaCl demontre des correspondances excellentes avec les fuites observees. Les differences entre la modelisation d'une transmissivite a l'interface uniforme ou non uniforme s'averent etre faibles, les fuites etant dominees par la transmissivite a 0,1 m et 0,15 m du trou dans la GM. Des valeurs typiques publiees du coefficient de diffusion autant pour le GCL que pour le sol sablonneux permettent d'obtenir des bonnes predictions de la concentration a l'effluent avec le temps et de la distribution du chlorure dans le sable silteux en contact avec les revetements composites a la fin de l' essai. Mots-cles : modelisation numerique, fuite, revetement composite, revetement d'argile et geosynthetique, advection, transport, site d' enfouissement. [Traduit par la Redaction], Introduction Composite liners used at the base of modern landfills often involve a high-density polyethylene (HDPE) geomembrane (GM) over a geosynthetic clay liner (GCL). The primary role of the GCL [...]

Side weirs are free overflow regulation and diversion structures commonly encountered in flood protection engineering. The lateral loss of water reduces the bed-load transport capacity in the main channel, leading to local sediment deposition near the side overflow. As a consequence, the design overflow is increased in an uncontrolled way. Since this flow--sediment interaction in such a channel has not been studied so far, systematic flume experiments have been performed. Based on these experiments, a two-dimensional empirical model to describe the longitudinal evolution of the aggraded channel reach near the weir has been developed. In addition, a simple and straightforward approach for direct estimation of the side overflow in presence of bed-load transport has been established. To be generally applicable in engineering practice, all input variables are expressed in terms of dimensionless parameters. Finally, the application of the models is demonstrated in a case study on the Rhone River in Switzerland. Key words: side overflow, sediment transport, bed morphology, deposition, semi-empirical model, laboratory tests. Les seuils a deversoir lateral sont des structures de controle et de detournement a ecoulement libre regulierement utilisees en ingenierie de lutte contre les inondations. La perte laterale d'eau permet de reduire la capacite de transport de la charge de fond dans le chenal principal, engendrant ainsi une deposition locale des sediments pres du deversoir lateral. Le debordement servant aux calculs est donc augmente de maniere non controlee. Des experiences systematiques de canal sur appuis ont ete realisees puisque cette interaction ecoulement-sediments dans un tel canal n'avait jamais ete etudiee. Base sur ces experiences, un modele empirique bidimensionnel a ete developpe afin de decrire l'evolution longitudinale de la portion du canal alluvial a proximite du deversoir. De plus, une approche simple et explicite d'estimation directe de l'ecoulement lateral avec transport de la charge de fond a ete determinee. Pour etre applicables a l'ingenierie, les variables d'entree sont exprimees en termes de parametres sans dimensions. Finalement, l'utilisation des modeles est demontree sur une etude de cas du Rhone en Suisse. Mots-cles : seuil a deversoir lateral, transport de sediments, morphologie du lit, deposition, modele semi-empirique, essais en laboratoire. [Traduit par la Redaction], 1. Introduction Side weirs, also known as lateral weirs, and overflow dams are free overflow regulation and diversion devices commonly encountered in river engineering. They are set into the bank [...]

Field and laboratory measurements of the transport of the suspended sediment from the Athabasca River near Hinton, Alberta, Canada are described. The objective of these measurements was to examine the influence of pulp mill effluent entering the river from a nearby pulp mill on suspended sediment. The results of the field measurement showed that the effluent had significant impact on the transport of the sediment. Specifically, the effluent increased the deposition rates of the sediment and caused a substantial reduction of sediment concentrations in reaches downstream of the effluent outfall. The reduction in sediment concentrations and the concomitant sediment loads can only be attributed to the pulp mill effluent as there were no abrupt changes in the hydraulic characteristics of the river in the reach of interest. These observations were confirmed by laboratory experiments that were carried out using a rotating circular flume located at the National Water Research Institute in Burlington, Ontario, Canada. The findings of this study have implications for modelling suspended sediment transport in rivers receiving bleached pulp mill effluents. Key words: pulp mill effluent, suspended sediment, deposition rate, sediment load, rotating circular flume, flocculation. Des mesures, en laboratoire et sur le terrain, du transport des sediments en suspension sont decrites pour la riviere Athabasca, pres de Hinton, en Alberta, Canada. L'objectif de ces mesures etait d'etudier l'influence sur les sediments en suspension de l'effluent d'une usine de pates et papiers entrant dans la riviere. Les resultats des mesures sur le terrain ont montre que l'effluent avait un impact important sur le transport de sediments. Plus specifiquement, l'effluent a augmente les taux de deposition des sediments et a engendre une reduction substantielle des concentrations de sediments dans les troncons en aval du point de rejet de l'effluent. La reduction des concentrations en sediment ainsi que les charges en sediment qui en decoulent sont uniquement dues a l'effluent de l'usine de pates et papiers puisqu'il n'y a aucun changement abrupt des caracteristiques hydrauliques de la riviere dans le troncon a l'etude. Ces observations ont ete confirmees par des etudes en laboratoire realisees dans un canal circulaire rotatif de l'Institut national de recherche sur les eaux a Burlington, en Ontario, Canada. Les conclusions de cette etude ont des impacts sur la modelisation du transport de sediments suspendus dans les rivieres recevant des effluents de pate blanchie. Mots-cles: effluent d'usine de pates et papiers, sediments suspendus, taux de deposition, charge en sediment, canal (sur appuis) circulaire rotatif, flocculation. [Traduit par la Redaction], Introduction The role of fine grained, suspended sediments in adsorption and transport of toxic contaminants in aquatic ecosystem has been studied extensively over the past decade (Allan 1986; Forstner and [...]

On the basis of previous work by the late Professor M. Selim Yalin and the author, the process of self-formation of alluvial streams and the final (equilibrium or regime) geometry of the self-formed stream are considered in the light of thermodynamic principles, including the first and second laws, and the Gibb's equation; the stream is treated as an isolated and irreversible system. The present analysis suggests that stream self-formation is guided by the need of the stream to progressively decrease its average flow velocity to accommodate the increase in the entropy of the system with the passage of time. The reduction in flow velocity is achieved by an appropriate alteration of stream slope, cross-sectional geometry, and effective roughness, the regime development being the process of this appropriate alteration. A method is presented for the computation of regime width, depth, and slope. The method rests on the channel formation criterion derived from thermodynamic principles and the expression of regime flow width determined on the basis of zero net cross sediment transport rate at the regime state. The regime channels computed from this method are compared with field and laboratory data from various sources. Key words: alluvial streams, self-formation, physical processes, equilibrium or regime geometry, computational method, comparison with experiment. Pour poursuivre l'article de Yalin et da Silva, le processus d'autoformation des ruisseaux alluviaux et la geometrie finale (equilibre ou au regime) du ruisseau autoforme sont consideres par rapport aux principes thermodynamiques, incluant la premie're et la deuxie'me loi, ainsi que l'equation de Gibb; le ruisseau est traite comme un syste'me isole et irreversible. La presente analyse sugge're que l'autoformation du ruisseau soit guidee par le besoin du ruisseau a diminuer progressivement sa vitesse d'ecoulement moyenne pour compenser l'augmentation de l'entropie du syste'me dans le temps. La vitesse d'ecoulement est reduite par une modification appropriee de la pente du ruisseau, de la geometrie de la section et de la rugosite effective, le processus de cette modification est cause par le developpement du regime. Une methode est presentee pour calculer l'etat du regime: la largeur, la profondeur et la profondeur. La methode est basee sur le crite're de formation de chenaux derive des principes thermodynamiques et de l'expression de la largeur de l'ecoulement determinee en se basant sur un taux de transport transversal net de zero en etat de regime. Les canaux en regime calcules a partir de cette methode sont compares aux donnees de terrain et de laboratoire de diverses sources. Mots-cles: ruisseaux alluviaux, autoformation, processus physiques, geometrie a l'equilibre ou en regime, methode de calcul, comparaison avec une experience. [Traduit par] la Redaction], Introduction It is well known that an alluvial stream does not 'accept' any channel provided for it by nature or man; the stream endeavours to modify the provided channel so [...]

The enduring legacy of the Yalin equation of bedload transport is evaluated. The derivation of the equation includes three innovative aspects: (i) a rigorous use of dimensional analysis to simplify the formulation; (ii) a consideration of the randomness of grain placement rather than turbulence, resulting in a definable threshold of motion; and (iii) the introduction of a physically based, dynamic model of grain saltation into a bedload transport theory. The original relation remains useful today. In addition, the treatment of saltation has inspired an innovative line of research that continues to evolve today. Key words: bedload, sediment, saltation, randomness, rivers. Le legs durable de l'equation de Yalin sur le transport de la charge de fond est evalue. La derivee de l'equation comprend trois aspects innovateurs : (i) une utilisation rigoureuse de l'analyse dimensionnelle afin de simplifier la formulation, (ii) une consideration de l'aspect aleatoire du placement des grains plutot que de la turbulence, produisant un seuil de mouvement pouvant etre defini et (iii) l'introduction d'un mode`le dynamique sur la physique de saltation des grains dans une theorie de transport de la charge de fond. La relation originale est encore utile aujourd'hui. De plus, l'analyse de la saltation a inspire une nouvelle branche de recherche toujours en evolution de nos jours. Mots-cles : charge de fond, sediment, saltation, aleatoire, rivieres. [Traduit par la Redaction], Introduction Two seminal landmarks in the development of predictive methods for bedload transport in rivers are the publication of the bedload transport relation of Meyer-Peter and Muller (1948) and that [...]

Abstract: The extreme sediment delivery regime of a montane catchment was examined through the analysis of recent lacustrine varve deposits recovered from a high-density sampling program. Years of anomalously high [...]

Abstract: At ~2700 Ma volcanism spawned by northward-directed subduction under Wabigoon subprovince, Canadian Shield, fed sediment into an adjacent fore-arc basin--trench system. Volcanically active island arcs to the south (Wawa [...]