Open Channel Flow with Suspended Sediments

Itakura, Tadaoki; Kishi, Tsutomu

doi:10.1061/jyceaj.0005483

Cited by 170 publications

(42 citation statements)

References 0 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…When the concentration of suspended sediment is larger or smaller than the c be , a settling or lifting of sediment occurs, respectively. Itakura and Kishi () proposed determining the c be as follows:

c_{be} = normalK ((), α_{*} \frac{ρ_{s} - ρ}{ρ_{s}} \frac{gd}{u_{*} w_{0}} normalΠ - 1),

where

normalΠ = \frac{τ_{*}}{B_{*}} \frac{\int_{a^{'}}^{\infty} ξ \frac{1}{\sqrt{π}} italicexp ((), - ξ^{2}) italicdξ}{\int_{a^{'}}^{\infty} \frac{1}{\sqrt{π}} italicexp ((), - ξ^{2}) italicdξ} + \frac{τ_{*}}{B_{*} η_{0}} - 1,

and where ρ s is the density of the sediment and τ * is the nondimensional shear stress. The model constants were defined as α * = 0.14, η 0 = 0.5, B * = 0.143, and K = 0.008 (Itakura & Kishi, ).…”

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

“…When the concentration of suspended sediment is larger or smaller than the c be , a settling or lifting of sediment occurs, respectively. Itakura and Kishi (1980) proposed determining the c be as follows:…”

Section: Numerical Modelmentioning

confidence: 99%

“…and where ρ s is the density of the sediment and τ * is the nondimensional shear stress. The model constants were defined as α * = 0.14, η 0 = 0.5, B * = 0.143, and K = 0.008 (Itakura & Kishi, 1980).…”

Section: Numerical Modelmentioning

confidence: 99%

See 2 more Smart Citations

Numerical Simulation of Flow and Suspended Sediment Deposition Within and Around a Circular Patch of Vegetation on a Rigid Bed

Kim

Kimura

Park

2018

Water Resources Research

View full text Add to dashboard Cite

Flow and sediment transport around the patch of vegetation are closely linked to landform evolution, and the understanding of such processes allows effective river restoration and management. Numerical investigation of flow and suspended sediment (with size, ds, ranging between 10 and 40 μm) deposition within and around a circular patch of emergent vegetation was conducted using a two‐dimensional model, in which the vegetation was assumed as a porous zone. A von Kármán vortex street formed due to the interaction of the separated shear layers at solid volume fraction ≥ 0.1. As the flow blockage increased, the distance from the back of the patch (where the recirculation and large‐scale vortices developed) decreased. The suspended sediment deposition was observed within and downstream of the patch, where the velocity and turbulence were diminished. When the flow blockage was low, deposition in the wake region occurred over a long distance. When the flow blockage was large enough to develop the vortex street, the enhanced deposition occurred in two regions immediately downstream of the patch and within the recirculation zone. For sufficiently high flow blockages, however, the recirculation zone was the only location of enhanced deposition in the wake region. The region of enhanced deposition was observed both in the patch and the wake region as 0.84 ≤ u*/u*c (ratio of the friction velocity to the critical friction velocity) ≤ 1.35, whereas reduced deposition occurred in the wake region as u*/u*c (associated with sediment size) decreased. The deposited region in the wake region corresponded to the length scale of vortex formation regardless of sediment size.

show abstract

c_{be} = normalK ((), α_{*} \frac{ρ_{s} - ρ}{ρ_{s}} \frac{gd}{u_{*} w_{0}} normalΠ - 1),

where

normalΠ = \frac{τ_{*}}{B_{*}} \frac{\int_{a^{'}}^{\infty} ξ \frac{1}{\sqrt{π}} italicexp ((), - ξ^{2}) italicdξ}{\int_{a^{'}}^{\infty} \frac{1}{\sqrt{π}} italicexp ((), - ξ^{2}) italicdξ} + \frac{τ_{*}}{B_{*} η_{0}} - 1,

Section: Methodsmentioning

confidence: 99%

Section: Numerical Modelmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

Numerical Simulation of Flow and Suspended Sediment Deposition Within and Around a Circular Patch of Vegetation on a Rigid Bed

Kim

Kimura

Park

2018

Water Resources Research

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Erosion rate formula of finer sediment from a bed is another important sediment transport relation. The typical well-known formula was derived by Itakura and Kishi [1980], Ashida and Michiue [1972] or Garcia and Parker [1991]. In addition to these sediment transport relations, the idea of bed treatment proposed by Hirano [1972] was often introduced when we predicted the bed deformation in case of sediment mixture.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Gravel-Silt-Packed Bed Model and Its Application to the River Channel Deformation with Vegetation

Sekine

2010

IJECE

View full text Add to dashboard Cite

Channel deformation process of a gravel-bed river with vegetation zone was investigated in the present study. The channel is assumed to be constituted by gravel-silt mixture. When we simulate this deformation process, the evaluation of erosion rate of silt from gravel-bed is important. The formula by Ashida and Fujita [1986] is only the applicable one. In this study, a "gravel-silt-packed bed model" was newly invented and introduced in order to make the computation effectively with the above mentioned formula. The model enables us to predict a temporal variation of sediment composition in bed as well as the bed elevation reasonably. In this paper, the model was applied to investigate the effect of both a zone of vegetation and a silt erosion and deposition on the channel deformation. As a result, it was confirmed that a depositional terrace like landform formed just inside the vegetation zone around a water margin, which was observed and reported by Fujita et al. [1996].

show abstract

“…The reference concentration is an important parameter for the accurate estimation of suspended sediment load. Thus, a number of formulae have been proposed for its calculation in the case of a steady current Smith and McLean, 1977;Itakura and Kishi, 1980;Celik and Rodi, 1984;van Rijn, 1984b;Akiyama and Fukushima, 1986;Briand and Kamphuis, 1993;Zyserman and Fredsøe, 1994).…”

Section: Suspended Sedimentmentioning

confidence: 99%

Morphodynamics in a beach with submerged breakwaters

Klonaris¹,

Κλωνάρης²

View full text Add to dashboard Cite

Σήμερα, πάνω από το 40% του παγκόσμιου πληθυσμού κατοικεί σε παράκτιες περιοχές, όπου συγκεντρώνεται και η πλειοψηφία των μεγαλουπόλεων. Η υπερσυγκέντρωση πληθυσμών στις ευαίσθητες αυτές ζώνες συνεπάγεται υπερβολικές πιέσεις τόσο στη στεριά, όσο και στη θάλασσα. Ο συνδυασμός των ανθρώπινων δραστηριοτήτων και των φυσικών διεργασιών οδηγεί συχνά στην εκτεταμένη διάβρωση των ακτών.Μέχρι πρόσφατα, τα παράκτια έργα βασίζονταν στη λογική της λεγόμενης «σκληρής» προστασίας, η οποία περιλαμβάνει την κατασκευή ογκωδών έργων από σκυρόδεμα ή φυσικούς ογκόλιθους, παρόμοια με τους κυματοθραύστες των λιμένων. Κατά τη διάρκεια των τελευταίων ετών, οι ύφαλοι κυματοθραύστες έχουν κινήσει το επιστημονικό ενδιαφέρον ως μία ηπιότερη εναλλακτική λύση έναντι των συμβατικών για την παράκτια προστασία. Ο βασικός στόχος της παρούσας Διδακτορικής Διατριβής είναι διπλός. Καταρχάς, να συνεισφέρει στην κατανόηση των συμπεριφοράς των ύφαλων κυματοθραυστών. Κατά δεύτερον, να αναπτυχθεί ένα ολοκληρωμένο αριθμητικό μοντέλο για την προσομοίωση των σύνθετων υδροδυναμικών και μορφοδυναμικών διεργασιών που σχετίζονται με τα έργα αυτά. Η Διατριβή περιλάμβανε επίσης την εκτέλεση εργαστηριακών μετρήσεων για την επιπλεόν μελέτη των διεργασιών αυτών πειραματικά. Το πρώτο βήμα ήταν η επιλογή του κατάλληλου κυματικού μοντέλου που αποτελεί τη βάση της εργασίας. Στα πλαίσια αυτής εξήχθησαν βελτιωμένες, ως προς τα μη γραμμικά χαρακτηριστικά τους, εκδόσεις δύο υπάρχοντων μοντέλων τύπου Boussinesq. Η τελική επιλογή της μορφής των βασικών εξισώσεων πραγματοποιήθηκε μέσω μη γραμμικής μαθηματικής ανάλυσης και σύγκρισης διαφόρων μοντέλων τύπου Boussinesq. Στη συνέχεια, αναπτύχθηκε ένα σύνθετο αριθμητικό μοντέλο που συνδυάζει τέσσερα υπομοντέλα σε μία ενιαία μορφή. Το σύνθετο αυτό εργαλείο περιλαμβάνει: κυματικό μοντέλο, υδροδυναμικό μοντέλο για την προσομοίωση των κυματογενών ρευμάτων, μοντέλο παράκτιας στερεομεταφοράς και μοντέλο γεωμορφολογίας. Τα υπο-μοντέλα εφαρμόζονται διαδοχικά, το ένα μετά το άλλο, σε μία αυτοματοποιημένη και ενοποιημένη διαδικασία, με τελικό αποτέλεσμα την προσομοίωση βραχυπρόθεσμων μεταβολών της μορφολογίας του πυθμένα. Μάλιστα, το σύνθετο μοντέλο επεκτάθηκε σε πορώδεις πυθμένες, ώστε να εφαρμόζεται και για διαπερατούς ύφαλους κυματοθραύστες. Η ακρίβεια και αξιοπιστία καθενός από τα υπομοντέλα ελέγχθηκε μέσω εκτενούς επαλήθευσης με πειραματικά δεδομένα της διεθνούς βιβλιογραφίας.Επιπλέον, εκτελέστηκαν εργαστηριακά πειράματα δύο οριζόντιων διαστάσεων, κατά τη διάρκεια των οποίων μετρήθηκε η εξέλιξη της τοπογραφίας αμμώδους πυθμένα κατάντη διαπερατού ύφαλου κυματοθραύστη. Οι μετρήσεις αυτές χρησίμευσαν και για την επαλήθευση του σύνθετου αριθμητικού μοντέλου. Τέλος, εκτελέστηκε μια σειρά από αριθμητικά πειράματα σε διατάξεις που περιλάμβαναν συστήματα ύφαλων κυματοθραυστών. Συγκεκριμένα, εξετάστηκε η απόκριση της ακτογραμμής στις μεταβολές κάποιων βασικών παραμέτρων σχεδιασμού των ύφαλων κυματοθραυστών. Έτσι, εξήχθησαν κάποια συμπεράσματα και γενικές κατευθυντήριες γραμμές για το σχεδιασμό των έργων αυτών.Η Διατριβή ολοκληρώνεται με τη σύνοψη των βασικών συμπερασμάτων και την αναφορά κάποιων προτάσεων για περαιτέρω έρευνα σχετικά με το αντικείμενο που εξετάστηκε.

show abstract

Open Channel Flow with Suspended Sediments

Cited by 170 publications

References 0 publications

Numerical Simulation of Flow and Suspended Sediment Deposition Within and Around a Circular Patch of Vegetation on a Rigid Bed

Numerical Simulation of Flow and Suspended Sediment Deposition Within and Around a Circular Patch of Vegetation on a Rigid Bed

Gravel-Silt-Packed Bed Model and Its Application to the River Channel Deformation with Vegetation

Morphodynamics in a beach with submerged breakwaters

Contact Info

Product

Resources

About