Fluid-sediment dynamics around a barb: an experimental case study of a hydraulic structure for the Pacific Northwest

Author: Papanicolaou Athanasios N   Hobbs Brandon   Kramer Casey   Fox James F   Kjos Lisa  

Publisher: NRC Research Press

ISSN: 1208-6029

Source: Canadian Journal of Civil Engineering, Vol.32, Iss.5, 2005-10, pp. : 853-867

Disclaimer: Any content in publications that violate the sovereignty, the constitution or regulations of the PRC is not accepted or approved by CNPIEC.

Previous Menu Next

Abstract

Three sets of experimental tests are administered in the vicinity of a model barb — a unique hydraulic structure used to provide bank protection for mild-sloped, gravel-bed streams in the Pacific Northwest — under modeled, bankfull conditions. First, experiments are performed using acoustic Doppler velocimetry to provide a description of the flow characteristics around the model barb, as this is the first time that this type of structure has been considered. These initial experiments provide quantitative flow regimes as a guide for scour and spacing tests. Second, scour around the structure is described because existing knowledge in the literature is limited to scour in sand bed streams. Lastly, the performance of the barbs as it relates to bank protection is evaluated using the large-scale particle-image velocimeter for the first time to the authors' knowledge. The results provide quantification of three distinct flow regimes around a barb, scour geometry, and dimensionless ratios for scour depth and spacing for the barbs when designed for bankfull discharge in the Pacific Northwest.Key words: streambank erosion, bank stabilization, barb, flow diversion, hydraulic structure, turbulent eddies.Trois séries d'essais ont été réalisées dans les environs d'une barbelure — une structure hydraulique utilisée pour protéger les rives des lits de ruisseaux à pente douce et dont le fond est en gravier dans la région nord-ouest du Pacifique — sous des conditions modélisées de débit de débordement. Premièrement, des expériences ont été effectuées en utilisant la vélocimétrie par courant acoustique Doppler afin d'obtenir une description des caractéristiques d'écoulement dans les environs de la barbelure puisque c'est la première fois que ce genre de structure est considéré. Les expériences initiales fournissent des régimes d'écoulement quantitatifs qui serviront de guide pour les tests d'affouillement et d'espacement. Deuxièmement, l'affouillement autour de la structure est décrit, puisque les données existantes dans la littérature sont limitées à l'affouillement des ruisseaux à lit de sable. Enfin, selon l'auteur, il s'agit de la première fois que la vélocimétrie à grande échelle de l'imagerie des particules évalue le rendement des barbelures quant à la protection des rives. Les résultats offrent une quantification de trois régimes d'écoulement distincts autour d'une barbelure, la géométrie de l'affouillement et des rapports sans dimension pour la profondeur d'affouillement et l'espacement des barbelures lorsqu'elles sont conçues pour un écoulement de débit de débordement dans la région nord-ouest du Pacifique.Mots clés : érosion des rives, stabilisation des rives, barbelure, déviation de l'écoulement, structure hydraulique, tourbillons turbulents.[Traduit par la Rédaction]

Related content