The turbulent transport of suspended sediment in open channels

Abstract

Fine sediment is carried in suspension by turbulent flow under steady conditions, provided that similar material is present on the bed. An equation is deduced for the variation with depth of the sediment concentration for two-dimensional flow. It is found necessary to take account of the volume occupied by the sediment, this being particularly important near the bed. The result agrees with recent observations by Vanoni (1946). A velocity distribution obtained by Kármán, using a linear variation of shear with depth, is generalized by omitting the infinite velocity gradient condition at the bed and is found to be in good agree­ment with Vanoni’s measurements. A slight difference is found between the mean sediment velocity in the direction of flow and that of the water.

Vertical Sediment Distribution

“…River processes (in Russian). State Publishing House for Physical and Mathematical Literature, Moscow, U.S.S.R., 241-245. von Karman, T. (1937) vertical distance at y = a from bottom; parameter defined in Hunt's (1954) …”

On the Values for the Turbulent Schmidt Number in Environmental Flows

“…This brilliant, simple and yet powerful analysis leads to the Rousean distribution, which has been widely used in the estimation of sediment concentrations in rivers, estuaries and coastal areas [84,85]. Similarly, Hunt [86] employed a vertical balance of actions and used a non-linear term for their representation, intending to represent mixtures with higher sediment concentrations. This means that two different approaches have been used during the last six decades, i.e., Rousean and Hunt distributions, for two diverse ranges of sediment concentration.…”

Distribución vertical de sedimentos en suspension en la zona de desembocadura del Rio Magdalena, Colombia

“…Mientras que para la época seca, los 239 perfiles presentaron un coeficiente de determinación promedio de 0,88 y un 80% de los datos presentó un coeficiente de determi- pueden estar relacionados con variaciones en los procesos de turbulencia; siendo más notorias las variaciones registradas en la época seca. Se observó que la distribución de Rouse se ajustó mejor a los perfiles de concentración en la época húmeda, debido a que la distribución logarítmica presentó un mejor ajuste para la distribución vertical de las velocidades (Hunt, 1954). En cambio, en la época seca la concentración de sedimentos aumentó, lo que produjo una disminución en la caída del grano debido a la presencia de las partículas circundantes (Van Rijn, 1984a) y, además, el perfil de velocidad presentó un menor ajuste a la distribución logarítmica.…”

“…En cambio, en la época seca la concentración de sedimentos aumentó, lo que produjo una disminución en la caída del grano debido a la presencia de las partículas circundantes (Van Rijn, 1984a) y, además, el perfil de velocidad presentó un menor ajuste a la distribución logarítmica. Por estas razones se presentó un menor ajuste de la ecuación de Rouse (Hunt, 1954); mientras que la ecuación modificada de Rouse representó mejor el perfil de concentración de sedimentos bajo las condiciones presentes en la época seca. En la época húmeda los perfiles de concentración presentaron una pendiente menor que los perfiles en la época seca, debido a que los procesos de mezcla producen capas de flujo más homogéneas, como resultado de la mayor turbulencia.…”