Clear-water scour at a side-weir intersection along the bend

Abstract

The present study focuses on the local depth of clear-water scour at a side-weir intersection located on the curved part of an alluvial channel for each 30° angle along the bend. At the downstream end of the side-weir, a longitudinal bar in the middle of the channel and a scour hole close to the outer bank are formed because of the changes in shear stress field and velocities. The depth of clear-water scour approaches the equilibrium depth of scour asymptotically with time, depending on flow intensity. It was also found that the equilibrium depth of scour depends on the dimensionless parameters of flow intensity, flow shallowness, weir crest height, side-weir length and the angle of the bend centre. Although there is no scour for flow intensities less than 0.55, the equilibrium depth of scour increases almost linearly with an increasing of the flow intensity and attains the maximum value of scour at a depth when the dimensionless approach velocity is equal to 1.0. The equilibrium depth of scour also increases while the dimensionless parameters such as side-weir length, side-weir height and flow shallowness increase. In a curved channel, the equilibrium depth of scour has the maximum value at 30° and the minimum value at 120° and 150° sections of the bend depending on the direction of the path of maximum velocity which is affected momentum remaining in the main channel. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd. La présente étude est centrée sur la profondeur locale du frottement de l'eau sur une intersection de seuil latéral située sur la partie courbe d'un canal alluvial, mesurée par arcs successifs de 30° le long de la courbe. A l'aval du seuil latéral, une barre longitudinale au milieu du canal et un trou de frottement proche de la rive extérieure se forment du fait des changements de shear stress field et de vélocités. La profondeur du frottement de l'eau approche asymptotiquement avec le temps la profondeur d'équilibre du frottement, en fonction de l'intensité du débit. Il a aussi été trouvé que la profondeur d'équilibre du frottement dépend des paramètres que sont l'intensité du débit, la faible profondeur du flux, la hauteur de la crête du seuil, la longueur du seuil latéral et le rayon de courbure. Bien qu'il n'y ait pas de frottement pour les intensités de flux inférieures à 0.55, la profondeur d'équilibre du frottement augmente presque linéairement avec l'intensité du flux et la profondeur maximum du frottement qui en résulte est de 1.0. La profondeur d'équilibre du frottement augmente aussi quand les paramètres sans dimension tels que la longueur du seuil latéral, sa hauteur et la faible profondeur de flux augmentent. Dans un canal courbe, la profondeur d'équilibre du frottement atteint sa valeur maximum pour un angle 30° et sa valeur minimum pour les angles de 120° et 150° sur la courbe en fonction de la direction de vélocité maximum restant dans le canal principale. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.