A 2d Decoupled Hydro-Sedimentary Tool Using Total Load Approach

«Le transport des sédiment est un phénomène complexe à être étudié en laboratoire en raison des nombreuses variables en interaction. La modélisation permet une compréhension plus approfondie de ce phénomène. Bien que plusieurs modèles de transport des sédiments soient disponibles sur le marché, ils sont souvent des modèles commerciales dont l’utilisateur n’a pas accès au code source, ce qui limite leur développement et de tester de nouvelles techniques. La modélisation du transport des sédiments est essentielle pour prédire son impact sur la population et l’environnement lors d’interventions fluviales. Le développement de cet outil aidera donc les autorités locales à atténuer, prévenir, et contrôler les conséquences du transport des sédiments aux rivières. Le modèle STR2D (Sediment Transport in Rivers in 2D) est la suite de Shallow Fluent, développée par l’institut d’accueil, dont un module de transport de sédiments a été ajouté. Il résout les équations bidimensionnelles régissant le transport hydro-sédimentaire de manière découplée, en utilisant l’approche de transport combinée. Il prend en compte les effets des flux secondaires, permettant ainsi de simuler des événements tels que des ruptures de barrages et des inondations. Le module hydrodynamique de STR2D est un modèle bidimensionnel en volumes finis qui sauvegarde les variables au centre des cellules. Les équations de conservation de masse et de continuité sont résolues à l’aide de l’algorithme itératif SIMPLE (Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations). Les travaux actuels portent sur le développement de l’approche du transport combinée développée par Greimann. Cette approche utilise une équation d’advection-diffusion pour modéliser le transport en suspension et en charriage. Ceci lui permet d’utiliser moins de paramètres d’entrée et d’hypothèses que d’autres modèles de transport sédimentaire, ce qui la rend simple, pratique et performante.»

Abstract

«Sediment transport is a complex phenomenon that must be studied in a laboratory setting due to the numerous interacting variables. A deeper understanding of this phenomenon can be achieved through modeling. While several sediment transport models are commercially available, in which the source code is not available, which limits further development. Modeling sediment transport is important for predicting its impact on the population and the environment when river interventions are made. Therefore, developing this tool will assist local authorities in mitigating the consequences of sediment transport. STR2D (Sediment Transport in Rivers in 2D) is an updated version of Shallow Fluent developed at the host institute, with an added sediment transport module. It solves two-dimensional hydro-sediment transport governing equations in a decoupled manner using the joint method. It considers secondary flow effects, enabling simulations of events like dam breaks and floodings. The hydrodynamic module of STR2D is a two-dimensional model using a collocated finite volume scheme. The continuity and the momentum equations are solved using the iterative Semi-Implicit Method for Pressure Linked Equations algorithm (SIMPLE). The current work involves developing the joint method using one advection-diffusion equation to model suspended and bed loads. This approach uses fewer input parameters and hypotheses than most sediment transport models, thus rendering it simple, practical, and computationally efficient.»