Physical and numerical modelling of the movable bed in non-uniform steep channels with a sudden narrowing or widening

Experiments have been performed in 8 meter long steep flumes to study the evolution of the bed and the depth of flow especially in case of a sudden narrowing or widening separating two reaches, 15 cm and 30 cm wide. The natural material used had grain sizes ranging from 0.5 mm to over 10 mm. A very short time after the beginning of the flow, a step occurs which is backward-facing along the flow when the flume is widening and forward-facing when it is narrowing. The experimental evolution of the bed is compared with the result of a one-dimensional model coupling hydrodynamic and solid phase equations. An overall good agreement is obtained on the evolution of bed profiles during time as well as on the height of the step. / Une étude expérimentale sur modèle réduit a été conduite dans un canal de 8 m de long pour étudier l'évolution par charriage du lit et de la hauteur d'eau dans le cas d'une convergence et d'une divergence séparant deux biefs à lit mobile de largeur 15 et 30 cm. Le matériau naturel utilisé présentait une étendue granulométrique de 0,5 à 10 mm. Très peu de temps après le début de l'écoulement, on observe une marche montante en cas d'élargissement et descendante en cas de rétrécissement. L'évolution expérimentale du lit a été comparée aux résultats d'un modèle monodimensionnel couplant les équations de l'hydrodynamique et du transport solide. Un bon accord a été observé sur l'évolution des profils en long au cours du temps ainsi que sur la hauteur de la marche.