Scour holes downstream of bed sills in low-gradient channels

An experimental study on long local scouring downstream of bed sills in a monogranular sand bed was carried out in the hydraulic laboratory flume at the Mediterranean Agronomic Institute of Bari (Italy). The main objectives of this study were to determine scour hole dimension, with its maximum scour depth as a function of time and at the equilibrium stage, the scour hole shapes and the investigation of the influence of sills on the distribution of the three-velocity components through the scour hole at the same stage. Four experimental configurations were tested, the main difference between them being the distance between sills. Based on experimental data, the classical dimensional analysis of the variables that influence the development of the scour hole has been carried out in order to obtain two empirical formulas predicting the maximum scour depth and the length of the scour hole at the equilibrium stage. Moreover, it was observed that the distance between sills influences the scour hole dimension and shape. The three-velocity components of the flow, measured with an acoustic Doppler velocimeter, show that in the scour hole, at the equilibrium stage, the three components of the flow turbulence intensities are very high. Near-bed flow vortexes in addition to secondary currents are also observed.***Une étude expérimentale sur l’affouillement local à long terme à l’aval des seuils le long d’un lit à sable mono-granulaire a été élaborée dans un canal d’essai au laboratoire d’hydraulique de l’Institut Agronomique Méditerranéen de Bari (Italie). Les objectifs principaux de cette étude sont; la détermination des dimensions de l’affouillement, à savoir, l’évolution de sa profondeur maximale en fonction du temps et à la phase d’équilibre, sa forme et l’analyse de l’influence du seuil sur la distribution des trois composantes de la vitesse d’écoulement lors de la même phase. Quatre configurations expérimentales ont été réalisées, la différence entre ces dernières étant l’écartement entre les seuils. Sur la base des résultats expérimentaux, l’analyse dimensionnelle classique des variables influençant le développement de l’affouillement a induit à l’obtention de deux formules empiriques permettant la détermination de la profondeur maximale et de la longueur d’affouillement à l’équilibre. En outre, il a été observé que l’écartement entre les seuils présente une influence aussi bien sur les dimensions que sur la forme de l’affouillement. Les mesures de la vitesse d’écoulement tridimensionnelle par le biais d’un Acoustic DopplerVelocimeter (ADV) a montré que dans l’affouillement, durant la phase d’équilibre, les trois composantes de l’intensité de la turbulence de l’écoulement sont très élevées. Une circulation de fluide en vortex à proximité du lit ainsi qu’un développement d’écoulement secondaire ont été observés.