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Exposé-03: Basic Properties of Sediment, Sediment Concentration Variation and Flow Structures in Natural Rivers

Bonjour. Bienvenue à tous à ce cours d'ingénierie de la rivière et c'est ce que la troisième conférence. Nous allons parler des propriétés des sédiments, des variations de la concentration des sédiments et du sujet très intéressant, les structures d'écoulement dans les systèmes fluviaux naturels. C'est une combinaison de l'aspect théorique ainsi que de l'aspect pratique de l'ingénierie de la rivière, c'est ce que nous allons discuter et comme je l'ai dit plus tôt, nous allons suivre ces 3 livres et, à partir de la mécanique de la rivière, de l'hydrodynamique fluviale et de l'hydrologie des cours d'eau, comme la dernière est pour l'introduction pour les écologistes. Vous pouvez voir que ces conférences étudieront tous les aspects de la mécanique des rivières, de l'hydrodynamique fluviale et des aspects écologiques. Par conséquent, étant donné qu'il s'agit d'un cours de niveau supérieur, nous allons également passer par sa revue de référence comme la revue d'hydrologie, le journal ASCE du génie hydraulique et la revue de la recherche sur les sédiments. Les autres journaux que nous parlerons de ces études de cas dans les revues nous parlerons aussi dans ces conférences et ce seront vraiment les conférences intéressantes pour vous montrer les systèmes fluviaux naturels ainsi que ces expressions théoriques et numériques ce que nous faisons en mécanique des rivières.
(Reportez-vous à la page Heure de la diapositive: 02:14) À la recherche de ce que nous avons. Au départ, au premier niveau, je vais vous présenter la rivière Brahmaputra de façon très simple et une brève variation des variations de débit et de sédiment dans la rivière Brahmapoutre, c'est ce que je vais aborder en premier. Puis je vais parler, encore une fois, je vais répéter les propriétés du mélange liquide-sédiments comment nous pouvons le quantifier parce que lorsque vous parlez du débit de la rivière, ce n'est pas seulement l'écoulement de l'eau, c'est l'eau et les mélanges de sédiments.
Comment quantifier cela, les propriétés des mélanges de sédiments fluides dont nous parlerons. Encore une fois, je revivierai à l'échelle des rivières pour montrer comment les concentrations de débit et de sédiment varient. Ensuite, nous revierons à nouveau s'il y a une particule de sédiment ce qui sera la vitesse terminale des particules de sédiments, théorique aussi bien que la combinaison avec des choses expérimentales.
Alors très intéressant, nous parlerons aujourd'hui de la courbe de la durée de l'écoulement et de l'analyse de la courbe des sédiments à l'échelle de la rivière. Nous terminerons ensuite cette conférence.
(Référez-vous à la diapositive: 03:26). Pour ce qui est des prochaines diapositives, je vous présente l'enquête sur la rivière du Brahmapoutre. Si vous regardez ces photos satellite, la disponibilité de la Terre Google des données satellitaires, la largeur de la rivière à cet étirement arrive à plus de 10 kilomètres. Donc vous pouvez comprendre ce qui pourrait être la largeur de la rivière? 10 kilomètres, c'est-à-dire la largeur de la
Rivière.
Non seulement que si vous regardez ces variabilités de débit, la variabilité de la décharge, quelle quantité de débit varie dans cette rivière pour un débit faible? Il commence à environ 3000 m3/s, il est très faible.
Pendant les saisons sèches, nous aurons le débit qui est d'environ 3000 m3/s, un cube de 1 mètre comme l'équivalent de 1000 litres, vous pouvez comprendre combien d'eau y circule.
Le débit moyen de cette rivière est d'environ 12 000 m3/s, une grande variabilité du débit. Le débit moyen est de 12 000 et le débit faible est de 3 000 m3/s et le débit maximal qui est observé pendant une période de retour de 10 ans d'une crue qui est d'environ 40 000 m3/s. Il s'agit donc d'un plus grand système fluvial. Si vous regardez que la variabilité du débit commence de 3000 m3/s à 12 000 m3/s en moyenne, alors elle va aux 40 000 m3/s.La quantité de sédiments qu'elle transporte, si vous regardez que le sédiment moyen, ce qu'en termes de concentrations de sédiments, si je parle d'elle est d'environ 400 mg/L de moyenne, mais aussi maximum qu'il peut y aller est de l'ordre de 20 000 mg/L. Donc si vous regardez ce système fluvial, si la variabilité est là dans le débit et aussi les sédiments et si vous regardez la rivière les dimensions est comme je l'ai dit est de 10 kilomètres de largeur et ceci est d'environ 30 kilomètres et vous pouvez voir des systèmes fluviaux si complexes.
Il s'agit d'un point de confluence, de dé-conférence, de formation des barreaux et de tous. Donc, si vous regardez ce type de systèmes fluviaux et que nous essayons de comprendre les rivières, nous devons avoir une connaissance de la façon dont ces flux d'eau chargés de sédiments se produisent et comment les mécanismes sont développés à ce sujet et jusqu'où vous avez une compréhension de cela?, c'est ce que l'objectif de base de ce cours vous permet de prendre à ce niveau que nous pouvons comprendre.
Les systèmes fluviaux complexes, c'est-à-dire la façon dont la morphologie change ici, la façon dont les érosions des sédiments se produisent, les dépositions sont en train de se produire. Tout ce processus que nous essayons de comprendre avec notre connaissance de base de l'hydrodynamique fluviale. Nous parlerons de plus de détails.
(Voir la diapositive: 06:52) Donc, avec ces variabilités qui signifie ce que je parle de ce que la rivière ne signifie pas qu'il s'agit d'un écoulement d'eau, c'est un mélange du fluide et des sédiments. Donc toujours les sédiments sont là, sauf ces périodes très basses que nous pouvons voir toujours les sédiments est là et que les concentrations de sédiments augmentent de façon exponentielle lorsque nous venons à des événements plus importants de l'ordre du débit. Comme la dernière classe dont j'ai discuté, je répète que si vous parlez des concentrations de sédiment qui est un concept très simple que si vous prenez des volumes de contrôle si vous avez des Vs est le volume des particules de sédiment Vf est le volume du fluide, le volume total de ces volumes de contrôle sera Vf + Vs, c'est très facile. Les concentrations de sédiment par le volume seront des Vs par (Vf + Vs) Donc, alors que ce sédiment Vs augmente, le C va augmenter ce qui est très basique.
La plupart des temps où nous ne faisons pas les niveaux volumétriques, nous faisons l'analyse à des équations de conservation de masse, des équations d'impulsion, des équations d'énergie. Donc, on a toujours un lien avec la masse, pas avec le volume. Donc, si je trouve ce qui est le C, alors les concentrations par masse que nous avons notées comme un petit c peuvent être trouvées.
C'est ce qui sera le composant de masse des particules de sédiment divisé par la masse totale de ces systèmes qui est très facile à multiplier la densité particulière respective comme ρs signifie ici la densité des particules de sédiments, ρ signifie ici la densité de l'eau.
Donc, vous pouvez calculer ce qui pourrait être la concentration de sédiments par masse. Cela signifie que si le c représente la masse, quelle quantité de la masse des concentrations de sédiments se produit que ce que nous faisons par unité de volume.
Et si vous remplacez la capitale C, alors vous pouvez vous en procurer. Tant de fois, s'il vous plaît, ne confondu pas si c'est un c en termes de volume ou de masse, pour que vous puissiez le convertir. Si les données de niveau de volume sont données, vous devez le convertir au niveau de masse ou vice versa. C'est un calcul très simple que nous faisons pour savoir quelle sera la concentration.
(Référez-vous à la diapositive: 09 :19) Comme je l'ai dit lorsque vous parlez des mélanges de fluides et de sédiments, donc ce qui sera la densité, on peut trouver à la masse par unité de volume pour ce mélange la somme de la partie liquide et aussi la partie sédiment, c'est tout. La masse est la somme de la masse de la partie de l'eau et la partie des particules de sédiments qui est ce que vous pouvez voir. De la même façon, nous pouvons obtenir ce qui sera le poids spécifique du fluide et des mélanges de sédiments.
Encore une fois, il s'agit d'un mélange liquide-sédiments, vous essayez de comprendre que vous pouvez avoir ceci. Maintenant, si vous regardez ça, beaucoup de fois où vous parlez de la mécanique des fluides, nous parlons toujours des lois de Newton des viscosités qui sont les fluides newtoniens. Ce qu'il y a, c'est une relation entre la contrainte de cisaillement et le taux de déformation de cisaillement qui est ce que la relation avec la viscosité dynamique.
Ici, parce que nous utilisons les mélanges de fluides et de sédiments, la viscosité dynamique ne sera pas exactement la même que celle de la viscosité dynamique de l'eau. C'est donc ce que les données expérimentales montrent clairement que les mélanges de fluides et de sédiments ont une fonction de viscosité dynamique de l'eau et que les facteurs de correction pour les concentrations de sédiments, C, sont en termes de concentration volumétrique des sédiments.
Le liquide est mélangé avec les particules de sédiments que vous pouvez essayer de comprendre que lorsque j'augmente la concentration de sédiment, plus de viscosité viendra, c'est ce qui est ce facteur de correction. Il s'agit de plus d'une valeur, c'est-à-dire les facteurs de correction. Si je considère les mélanges liquide-sédiments si je connais la valeur C, je peux calculer ce qui sera la viscosité dynamique de l'eau et les mélanges de sédiments qui sont nécessaires pour nous. Ou nous pouvons avoir d'autres équations empiriques développées aussi à partir de données expérimentales qui ont ces fonctions de puissance. Il s'agit donc d'une étude expérimentale bien documentée de la relation entre la contrainte de cisaillement et la vitesse de déformation en cisaillement en supposant qu'il s'agit d'un comportement de fluide newtonien, nous pouvons découvrir ce qui sera la viscosité dynamique des particules de mélange d'eau et de sédiments qui provient des données expérimentales.
Maintenant, laissez-moi aller avec des exemples très simples pour dire comment nous pouvons calculer, très simple exemple que nous considérons qu'un volume de 2 x 10-3 m3 d'eau de rivière s'est évaporé pour recueillir les concentrations de sédiments en suspension qui seront pesées, alors vous avez la valeur d50, vous avez une valeur de gravité spécifique, puis vous essayez de calculer ce qui sera la valeur C ou c qui est la concentration de sédiments par volume ou concentration de sédiments par masse.
Ensuite, vous voulez connaître la densité de masse, le poids spécifique de ceci et la viscosité dynamique des mélanges liquide-sédiments et si le µ pour l'eau claire est donné. Donc c'est un problème très simple juste pour appliquer les formules ce que nous avons discuté plus tôt et seule la différence de base est que du poids spécifique nous pouvons trouver la valeur Vs, nous connaissons cette valeur Vf, puis nous pouvons calculer cette capitale C et petite c.
(Voir le diaporama: 13 :05) Même si je l'applique, je peux obtenir la densité des mélanges de fluides et de sédiments qui est ce qui sera beaucoup plus élevé que je le sais, la densité de l'eau est de 1000 kg/m3. En raison de la résistance des mélanges de sédiments, nous avons la densité de ces mélanges d'eau et de sédiments qui est supérieure à 1000 kg/m3 qui est fournie ici 1165 kg/m3. De la même façon que vous pouvez calculer ce qui sera la viscosité dynamique.
Il suffit de substituer la c valeur et µ s à nous, vous pouvez voir que c'est plus de valeur, µ m est plus haute valeur que les eaux claires à cause de la présence des facteurs de concentration des sédiments. C'est un exemple simple de montrer comment nous pouvons calculer si nous connaissons la concentration des sédiments. Vous allez à la rivière, ramasser les échantillons d'eau en suspension, s'évaporer, peser les concentrations de sédiments en suspension évaporées.
Ensuite, vous pouvez effectuer ce type de calculs pour déterminer ce qui sera la viscosité dynamique, ce qui pourrait être le poids spécifique des particules de sédiments, la concentration des sédiments par volume et par masse. On peut faire facilement. Il suffit d'aller à la rivière, de ramasser les échantillons d'eau, de faire les evaporations et de découvrir ce qui reste des particules solides qui sont les particules de sédiments est là, vous prenez juste le poids et trouvez toutes ces propriétés de sédiments fluides qui est la base
La chose.
(Référez-vous à la diapositive: 14 :59) Alors, allons-nous maintenant pour les prochaines diapositives, encore une fois, je reviviens à la rivière. Brahmaputra, si vous regardez ce que j'ai juste donné l'introduction à vous. Nous avons la chance d'avoir des collaborations avec cette organisation qui est Inland Waterways Authority of India pour effectuer des relevés fluviaux étendus de ces grands réseaux fluviaux de 10 kilomètres de large.
Je vous présente ces données, ce qui est assez intéressant pour vous que si vous allez à la rivière comme ce type de rivière de 10 kilomètres de large de la rivière, nous ne pouvons pas faire une simple enquête, nous avons besoin d'un bateau d'étude équipé de systèmes de positionnement global que vous connaissez, partout où vous avez maintenant les systèmes de positionnement global, équipés d'ADCP qui est des profileurs de courant Doppler acoustique pour mesurer les composantes de vitesse tridimensionnelle.
Il mesure la profondeur, mesure les concentrations de sédiments en suspension. Plus de détails vous pouvez parcourir toutes les littératures, vous pouvez voir que c'est le ADCP, comment utiliser le ADCP. Lorsque vous utilisez ce type de navires d'enquête équipés de GPS, équipés d'un ADCP, équipé de sondeurs à écho pour effectuer un transact de cette largeur de plus de 10 kilomètres, il faut plus de 5 heures, donc il n'est pas si facile de faire une enquête dans la rivière comme ce Brahmaputra quand vous avez une largeur de rivière de 10 kilomètres.
(Référez-vous à la diapositive: 16 :44) Permettez-moi de présenter les données sur la complexité de la rivière. Nous ne pouvons pas simplifier la rivière telle que nous l'utilisons, c'est ce que je dois vous présenter, c'est les données brutes que nous avons recueillies sur le terrain, il ne s'agit pas de données générées, il s'agit d'une donnée mesurée, les données mesurées sur le terrain de la rivière Brahmaputra. Si vous regardez que si j'intrigue ces 3 composantes de la vitesse, on est le composant de vitesse primaire qui est la direction longitudinale, il y a un composant de vitesse verticale et il y a un composant horizontal qui est perpendiculaire à cela.
Il s'agit des sections efficaces, cette largeur peut être quelque chose comme les quelques kilomètres et cette couleur représente mes différentes vitesses. Si vous regardez cette zone de couleur rouge nous représente environ 2 m/s, encore une fois je le répète. Si vous regardez la zone centrale, la vitesse est d'environ 2 m/s, mais il y a les endroits où la vitesse est inférieure à la vitesse de 0,3 m/s, qui est de 1 pi/s.
Mais il y a les tronçons où vous pouvez avoir une vitesse supérieure à 2 m/s. Cela signifie que les variations de vitesse sont là de 0,3 à 2 m/s, presque 10 fois. Dans ces sections transversales, il y a une différence de vitesse et c'est la rivière naturelle, vous pouvez voir la différence de vitesse, quelle est la direction primaire, mais ce qu'il se passe si vous regardez ces vecteurs de vitesse ce que vous avez donné dans ces directions.
La perpendiculaire aux directions longitudinales, vous pouvez voir ces facteurs de vitesse et de ce que vous pouvez voir qu'il y a de grandes formations de vortex ce qui est ce que vous appelez le courant secondaire. Vous pouvez facilement voir ça. Ainsi, lorsque vous mesrez cette vitesse à l'aide de l'ADCP, vous pouvez voir les variations de vitesse dans les directions longitudinales dans une section transversale.
De la même façon, il y aura des variations de vitesse perpendiculaires à cela. Et il y a des formations des courants secondaires qui sont de grandes structures de vortex, vous pouvez le voir à partir de ce chiffre. Si vous regardez les directions verticales aussi, nous voyons que la vitesse est beaucoup moindre, les valeurs sont en cm/s, n'est pas en m/s. La vitesse primaire est en m / s et la vitesse secondaire est en cm/s. Les vitesses sont moins grandes dans les directions verticales.
Mais il est intéressant de noter que les formations de vortex sont là à cause des gradients de changement de vitesse, en raison du changement de vitesse le long de la section transversale. Si vous regardez les concentrations de sédiments en suspension que j'ai déjà dit il y a 400 à 20 000 mg/L, vous voyez que la concentration moyenne est de 300 à 400 mg/L dans ces régions, mais il y a des tronçons qui peuvent avoir une concentration de sédiments aussi élevée que 800 mg/L.
Donc vous regardez la variabilité, il suffit de regarder ce sont des données d'enquête originales sur le terrain que nous avons, personne n'a dans le monde ces ensembles de données. Donc, si vous regardez comme il y a une variabilité dans la concentration des sédiments, il y a une formation du courant secondaire et il y a la variabilité dans une vitesse primaire, la vitesse verticale et la concentration en suspension qui est la raison pour laquelle la rivière est complexe.
Et nous essayons de comprendre le fleuve du point de vue mathématique et du point de vue physique du point de vue et aussi de la conduite des expériences sur l'échelle de la rivière, et c'est la force du travail que nous devrions aller.
(Référez-vous à la diapositive: 20 :16) Si vous regardez ce même concept si je vais pour une largeur plus large, il pourrait y avoir une formation de barres de sable, si vous regardez comment ces variations de vitesse primaire sont là, trop complexes. Comment les courants secondaires sont-ils là? Comment les concentrations en suspension sont-elles là? Tous ces éléments sont construits avec les structures secondaires de courant et de turbulence à grande échelle. Il y a beaucoup de structures turbules que nous pouvons voir dans la rivière Brahmapoutre et beaucoup de formations de courant secondaire sont là.
Ce qui porte un large flux et des mélanges de sédiments et qui varie selon les saisons, le jour et le mois, de sorte que c'est le chemin et varie également d'une année à l'autre.
C'est donc ce qui est complexe, car nous changeons les propriétés des sédiments au fur et à mesure que nous observons les niveaux de terrain qui sont la force de ces conférences et espérons que vous avez pu en profiter.
La conférence.
(Voir le diaporama: 21:36) Si vous venez à un diagramme de vitesse type donné dans les manuels de mécanique des rivières, ils disent que la vitesse varie dans les distributions logarithmiques et les concentrations de sédiments de cette surface libre suivent les fonctions exponentielles de décroissance, mais cela se passe-t-il pour les rivières Brahmaputra? Non, c'est ce que la plupart des ouvrages de mécanique des rivières ils considèrent cette variabilité en termes de distributions de vitesse, en termes de concentration de sédiments en suspension.
L'une est la distribution de vitesse par rapport à la profondeur qu'elle suppose, elle varie logarithmiquement du bas vers les zones de surface libres. La concentration de sédiments en suspension varie, décroissance exponentielle de la surface libre vers le lit, mais cela ne se produit pas avec la rivière complexée comme la rivière Brahmaputra, mais de toute façon nous devons apprendre toutes ces connaissances du texte ainsi que nos connaissances pratiques.
Que tous les deux vous combineront pour représenter cette mécanique de la rivière de façon différente, c'est mon idée, plus de détails nous parlerons de ces formations de contraintes de cisaillement et tous quand vous allez à la suivante
Niveaux.
(Référez-vous à l'heure de la diapositive: 23:00) Alors, allons à la prochaine, la vitesse terminale d'automne des particules sphériques. Vous savez que toute particule qui tombe d'une certaine hauteur dans une atmosphère elle atteint la vitesse terminale, au-delà de ce que la particule solide ne l'accélère pas, elle atteint une vitesse terminale.
Cela signifie que c'est une position, comme si vous avez une particule en supposant qu'elle est théoriquement un objet sphérique qui tombe dans une colonne d'eau ou dans les colonnes de l'atmosphère, vous verrez qu'elle atteint une vitesse terminale.
Dans ces régions, il n'y aura pas d'accélération, la vitesse reste constante. Quand cela se produit lorsque vous avez une force de gravité immergée, elle équivaut à la force de traînée vers le haut. La force de traînée à la hausse et la force de gravité submergée s'assimilent les unes aux autres, la force nette agissant sur ces particules solides devient 0, il n'y a pas d'accélération, elle se déplace avec une vitesse de chute de vitesse terminale qui est Ws.
Nous égons donc juste ces deux forces, les forces de traînée et les forces de gravité submergées. Comme vous le savez, quand vous avez les particules quand il passe par le fait qu'il crée beaucoup de phénomènes de vortex, les phénomènes de la queue et du vortex, tous les livres de mécanique des fluides que vous pouvez cancomprendre, et ces phénomènes de vortex sont responsables des composants de votre force de traînée, que le flux soit laminaire, qu'il s'agisse d'un flux turbulent.
Donc la force de traînée dépend totalement des nombres de Reynolds, c'est le concept. Donc, si vous regardez que les particules qui tombent dans les plans d'eau ou les colonnes d'eau ou les colonnes atmosphériques, elle aura la vitesse terminale. Juste égaliser ces 2 forces et réorganiser les termes, vous obtiendrez celui-ci, c'est très simple. Il suffit de regarder ces équations qui donnent est la vitesse de l'écoulement du terminal en fonction du delta.
Delta est s-1 qui signifie la gravité spécifique moins 1, d est un diamètre de cet objet sphérique, le CD est le coefficient de traînée. Donc si je connais ce coefficient de traînée. Si je connais cette valeur d, nous pouvons découvrir ce qui sera la vitesse de chute ou la vitesse terminale des particules de sédiments, combien de temps il faudra pour atteindre les matériaux de lit si elle tombe sans aucun flux, elle suspend simplement librement, combien de temps il faut pour l'atteindre au lit.
C'est ce qu'il faut calculer si je connais cette vitesse d'écoulement du terminal. Je connais la longueur, si je connais cette vitesse, je peux calculer combien de temps ça prend, c'est très facile.
(Référez-vous à la diapositive: 26:09) Donc si vous regardez de cette façon la plupart des manuels ou des manuels de mécanique des fluides que vous suivez, le CD est donné pour les objets sphériques, beaucoup d'études expérimentales sont faites au cours des 3-4 dernières décennies pour découvrir ce qui pourrait être les valeurs de CD pour les objets sphériques. Pour les faibles nombres de Reynolds lorsque le flux est laminaire, le CD est une fonction des nombres de Reynolds et si yourflow n'est pas laminar vous pouvez avoir une fonction plus complexe qui sont les approximations pour calculer le CD.
Donc, si vous connaissez le coefficient de glissement de CD, si vous connaissez le flux de Reynolds, vous connaissez la valeur du CD et vous pouvez calculer ce qui sera la vitesse de chute.
(Référez-vous à la diapositive: 26:53) Mais nous parlons de la vitesse terminale des particules de sédiments. Si les particules de sédiments ne sont pas sphériques, ce que nous devons faire, c'est appliquer un facteur de correction. La même façon d'effectuer une série d'expériences qu'elle a été établie avec les vélocités terminales avec votre P, Q sont le coefficient, le n est la valeur de l'exposant et le D* dépend de vos paramètres de particules non-dimensionnelles, qui n'ont pas de dimensions, qui est dn, delta vous le savez, la valeur s-1 et le carré de la viscosité cinématique.
Le dn est de diamètre nominal ce que nous avons discuté dans la classe précédente. Donc vous pouvez calculer ce qui sera la vitesse d'automne. Semblable à partir de données expérimentales si vous connaissez ces valeurs D* et ces coefficients c1, c2, c4, c5 Je peux aussi calculer. Ce sont des données expérimentales de Dietrich (1982). Il y a des équations différentes, mais plus ou moins ces résultats des équations ne sont pas très différents.
Elles sont toutes des équations empiriques et les calculs des Ws ne varient pas muc, h c'est juste que les simplifications ont une gamme de valeurs que vous obtiendrez mais pas beaucoup de différence.
(Voir Heure de la diapositive: 28 :25) Comme Ahrens (2000) a établi des expressions plus longues pour calculer les Ws, en 2003, compte tenu de ces paramètres de particules non dimensionnelles, on calcule la vitesse d'automne des terminaux non dimensionnels. Donc ils sont tous plus en train de considérer ces paramètres de particules que c'est ce qui est développé pour calculer ce qui sera le W.
Ce sont des niveaux non dimensionnels et ce qui vous est donné ici vous permet de calculer ce qui sera la vitesse terminale d'automne des particules de sédiments.
(Référez-vous à la diapositive: 29:16) Maintenant, si vous essayez de voir que, comme je l'ai dit, je vais avoir plus de concentrations de sédiments à mesure que la mousson arrive, plus le débit vient, plus d'approvisionnement en sédiments viendra des hautes terres. Les concentrations de sédiments ne sont donc jamais une constante, elle varie. Quand on a des concentrations de sédimenton plus élevées, il y aura certainement des réductions dans les particules de décantation, plus la force de traînée sera là.
Plus la force de traînée sera là, plus la concentration des particules de sédiments est ce que nous avons défini comme un effet de décantation gênée. C'est ce qui conduit une série d'expériences, il développe aussi que vous pouvez modifier cette vitesse de chute terminale qui sera pour l'eau chargée des sédiments comme lorsque vous avez un écoulement de boue, lorsque vous avez une crue soudaine beaucoup de concentrations de sédiments vient ce temps, la vitesse de sédimentation, la vitesse terminale est différente.
Dans ce cas, nous considérerons qu'il faut tenir compte du facteur de correction de la concentration des sédiments. Plus les concentrations de sédiments seront inférieures aux composantes de la vitesse, plus la force de traînée sera mise en place. C'est la raison pour laquelle nous avons démontré expérimentalement cette équation Ws=Ws (1-C) n où n est une composante de l'exposant empirique qui varie de 4.3 à 2.3 et c'est ce qui est le nombre de Reynold augmente et C signifie les concentrations de sédiments en suspension.
Et il y a les équations empiriques développées en 1961 et 1965 par différentes fonctions, c'est en termes de d50 et ceci n'est en termes de C que c'est les équations empiriques. Vous pouvez avoir une série d'équations, n'importe lequel du livre, probablement des livres d'hydrodynamique, vous pouvez voir qu'il y a beaucoup de gens qui ont fait beaucoup de recherches pour découvrir ce qui pourrait être la vitesse terminale des particules de sédiments lorsqu'ils ont une concentration de sédiments différente.
(Référez-vous à la diapositive: 31 :14) Prenons un exemple simple. Une étude sur le terrain a été menée dans la rivière Kameng, qui est un affluent du Brahmapoutre. Les particules de sédiments sont de 5 mm et déterminent les vitesses d'automne si la densité relative est donnée, g est donné à nous et à la viscosité cinématique. Il suffit de substituer les formules, puis vous pouvez obtenir ce qui sera la valeur de Ws. Ici, nous avons pris la valeur de CD et nous venons de calculer avec la formule donnée ici.
Allez sur le terrain, collectez ce sédiment, puis vous découvrirez ce que seront les concentrations de sédiments comme la taille des particules, puis vous pourrez découvrir ce qui sera la vitesse terminale d'automne.
(Référez-vous à la diapositive: 32:14) Avant de terminer cette conférence, parlons de la façon dont le débit de la rivière varie, de jour en jour, de saison à saison, d'année en année. Comme le débit varie, les concentrations de sédiments transportées par la rivière varient également d'une journée à l'autre, d'une année à l'autre et d'un mois à l'autre. Cette variabilité est là, comment vous analysez-vous? C'est une analyse très simple, je vous présenterai aujourd'hui. D'abord ce que vous faites, c'est tracer un hydrographe qui signifie un tracé entre la décharge et la période.
Donc vous pouvez tracer la décharge par rapport à la période, ici la décharge dans la couleur bleue. Vous pouvez voir que la décharge par rapport à la période commençant du 31 janvier au 07 mars, pour avoir une période de données. Cela montre que la façon dont vous avez une variabilité des données est là en un an.
Il y aura de faibles zones de débit, il y aura des zones de débit élevé et vous pouvez voir que les variations quotidiennes de la décharge, le débit, la façon dont les niveaux quotidiens sont variables.
La couleur rouge indique les données de concentration des sédiments que l'on appelle hydrogramme des sédiments, mais très intéressant si vous regardez ici que les concentrations de sédiments seront en gm/L ici et que la décharge est donnée ici, vous pouvez avoir cette parcelle d'hydrogrammes de sédiments de sédiments. Comme beaucoup de fois où vous allez pour un médecin, vous allez pour des rapports radiographiques.
De la même façon, nous regardons, chaque fois que vous commencez des projets d'ingénierie des rivières, nous regardons d'abord comment la variabilité de l'écoulement est là, comment la variabilité des sédiments est là. D'abord, nous dessons un hydrogramme de flux, hydrogramme de sédiments, parce que ce qu'il nous explique comment se comporte.
Par exemple, si vous regardez dans ce cas les variabilités de sédiments et la variabilité du débit, elles ont aussi une relation.
Dans une certaine période, le débit est là, mais la variabilité des sédiments n'est pas là. Il y a une période précoce, donc il y a une nette différence que vous pouvez identifier ou vous pouvez comprendre les systèmes fluviaux si vous tracez simplement l'hydrogramme de flux et l'hydrogramme de sédiments, c'est-à-dire les choses de base comme ce que vous appelez les rapports radiographiques pour n'importe quel patient. Nous tirons d'abord l'hydrogramme de flux et les hydrogrammes de sédiments et vous essayez d'analyser comment les choses se passent.
Visuellement d'abord essayer de le comprendre, puis nous allons pour une simple durée de flux et l'analyse de la courbe de la durée des sédiments. Qu'est-ce que nous faisons avec ça? Comme vous le savez d'après le livre d'hydrologie, nous suivons un concept de probabilité très simple qui complote un concept de méthode de point où la Probabilité, P= m / N + 1 Où N est un nombre total de l'ensemble de données, m est le classement.
Ainsi, tout ensemble de données que vous pouvez faire descendre de la commande, vous pouvez classer les données, vous savez donc que la valeur m est une valeur de rang.
Plus de détails vous pouvez aller à n'importe quel livre d'hydrologie. Donc vous connaissez la valeur de rang, vous savez cette valeur N, vous pouvez trouver la probabilité, le P vous pouvez l'obtenir. Donc, si j'ai 365 jours de données de décharge quotidiennes, je peux toujours calculer ce rang de la valeur en termes de valeur de rang N + 1 pour une donnée de décharge particulière. Donc je connais le P, la probabilité d'occurrence, puis la période T = 1/P Le moment de l'occurrence est inversement proportionnel au P. Donc vous connaissez la probabilité, donc vous pouvez dessiner le pourcentage de temps de dépassement et la décharge qui est ce que nous appelons la courbe de durée. À partir des données de décharge, nous pouvons tracer la courbe qu'elle peut avoir comme ça. Après avoir effectué cette analyse des données de flux, nous pouvons développer une courbe complète de la durée du flux. De la même façon, nous pouvons développer la courbe de la durée des sédiments.
Les données sur les sédiments peuvent être triées, peuvent être classées, calculer la probabilité, calculer les périodes de temps et vous pouvez avoir un pourcentage de temps dont la plage varie de 0 à 100% et vous avez la concentration de sédiment en suspension. Maintenant, si vous essayez de l'interpréter, ce qui se passe comme par exemple, il y a 2 ans, 1983 et 2004. La courbe des durées d'écoulement change, elle dit que le débit de la rivière est en train de changer à cause d'activités anthropiques.
En raison de la disponibilité naturelle de la durée de l'année, les variabilités de débit sont là. Le flux faible augmente, le débit élevé diminue, ce qui se passe à l'espace de probabilité est ce que nous pouvons faire lorsque vous avez l'analyse de la courbe de la durée du flux. De la même façon, nous pouvons connaître la courbe des durées des sédiments qu'entre ces 2 années 1985 et 2004, comment les choses changent.
Ainsi, la façon simple que nous faisons l'analyse, c'est l'analyse hydrographique des sédiments de flux, l'analyse de la courbe de la durée des écoulements et l'analyse de la courbe de la durée des sédiments. Plus de détails, je pense que vous pouvez suivre n'importe lequel des livres d'hydrologie mais dans l'ingénierie des cours d'eau nous ne pouvons pas aller beaucoup plus de détails car nous devons aller au niveau suivant dans ça.
(Référez-vous à la diapositive: 38:21) Avec ceci, permettez-moi de conclure la conférence d'aujourd'hui en commençant par la question de la vélocité du terminal (voir la diapositive: 38:28). Nous avons discuté de plus de concepts qui essayont de revenir à vous, nous avons discuté du courant secondaire. Il suffit de se rappeler qu'il y a une génération secondaire de courant dans les rivières naturelles. Les concentrations de sédiments en suspension sont beaucoup plus variables dans un écoulement fluvial complexe, ce n'est pas la simple fonction logarithmique ou exponentielle de décroissance. Nous avons discuté de la courbe de la durée du débit et de la courbe des durées des sédiments.
Nous nous souvenons de la courbe des durées de flux et de la courbe de sédimentation, elle a une variabilité dans un domaine temporel aussi bien qu'elle a une varia