Vertically-averaged and moment model for meandering river morphology

We report the first numerical tests of the two-dimensional vertically-averaged and moment (VAM) equations to simulate scour and deposition along alluvial meandering rivers with fixed banks. The VAM hydrodynamic model assumes a linear vertical distribution of the velocity profile and provides estimates of the magnitude and direction of the both near-bed and surface velocity vectors in a quasi three-dimensional (3D) fashion, reproducing at a very basic level some of the 3D effects of the secondary flow in bends. By assuming that the bed shear stress direction along the bed was given by the VAM's near-bed velocity direction, it was possible to successfully reproduce the scour and deposition observed in a curved experimental flume and a meandering river reach. Although the VAM model is more general and does not require a secondary flow correction, as needed by conventional depth-averaged models, the results were not significantly better for the two cases analyzed. Key words: curved open channels, meandering rivers, sediment transport, two-dimensional. Cet article traite des premiers essais numeriques d'equations bidimensionnelles a moyenne verticale et de moment (VAM) utilisees pour simuler l'affouillement et la deposition le long de rivieres alluviales a meandres avec des rives fixes. Le modele hydrodynamique VAM presume une distribution verticale lineaire du profil des vitesses et estime l'amplitude et la direction des vecteurs de vitesse pres du lit et a la surface de maniere quasi tridimensionnelle, reproduisant en gros certains des effets tridimensionnels de l'ecoulement secondaire dans les coudes. En presumant que la direction de cisaillement du lit le long du lit est donne par la direction de vitesse pres du lit tel qu'etablie par la VAM, il a ete possible de reproduire adequatement l'affouillement et la deposition observes dans un canal experimental courbe et dans un troncon de riviere a meandres. Bien que le modele VAM soit plus generaliste et ne demande pas de correction pour l'ecoulement secondaire, tel que requis par les modeles conventionnels avec moyenne par rapport a la profondeur, les resultats n'etaient pas bien meilleurs pour les deux cas analyses. Mots-cles: canaux courbes a surface libre, rivieres a meandres, transport de sediments, bidimensionnel. [Traduit par la Redaction]
Introduction Modeling flow in alluvial bends Meandering is a common planform geometry found in many alluvial rivers, characterized by a sinuous channel pattern of alternating bends. Along these bends, in [...]