Particle contact laws and their properties for simulation of fluid-sediment interaction with coupled SPH-DEM model

The transport of sediment due to the interaction of fluid and solids is a prevalent geophysical process. The detailed modelling of the interaction between the fluid and the sediment particles is still a challenging task. In the present study we model the fluid phase by smoothed particle hydrodynamics (SPH) using the classical approach where the fluid is assumed to be weakly compressible. The sediment, in terms of solid spheres made of granite, is modelled by the discrete element method (DEM). Both of them are meshfree particle methods but SPH is a continuum approach and DEM describes the motion and interaction of discrete solid objects. The interaction between SPH and DEM particles is modelled as particle-to-particle contact in combination with a boundary condition at the solid interface. Therefore, a contact law is used to capture the collision process and to ensure balancing of collision forces. In doing so, two contact types have to be modelled, i.e. sediment-sediment and fluid-sediment. The approach and properties these contact types are presented in detail. Advantages and drawbacks of the approaches are discussed based on examples

Einlassbauwerke von Retentionsräumen im Nebenschluss von Fliessgewässern

Aufsatz veröffentlicht in: "Wasserbau-Symposium 2021: Wasserbau in Zeiten von Energiewende, Gewässerschutz und Klimawandel, Zurich, Switzerland, September 15-17, 2021, Band 1" veröffentlicht unter: https://doi.org/10.3929/ethz-b-00049975

3D Simulationen zur Fischdurchgängigkeit am Flusskraftwerk Bannwil

Aufsatz veröffentlicht in: "Wasserbau-Symposium 2021: Wasserbau in Zeiten von Energiewende, Gewässerschutz und Klimawandel, Zurich, Switzerland, September 15-17, 2021, Band 1" veröffentlicht unter: https://doi.org/10.3929/ethz-b-00049975

Praxisorientierte Forschung im Bereich Wasserbau und Ökologie

Aufsatz veröffentlicht in: "Wasserbau-Symposium 2021: Wasserbau in Zeiten von Energiewende, Gewässerschutz und Klimawandel, Zurich, Switzerland, September 15-17, 2021, Band 2" veröffentlicht unter: https://doi.org/10.3929/ethz-b-00049975

A Simplified Classification of the Relative Tsunami Potential in Swiss Perialpine Lakes Caused by Subaqueous and Subaerial Mass-Movements

Historical reports and recent studies have shown that tsunamis can also occur in lakes where they may cause large damages and casualties. Among the historical reports are many tsunamis in Swiss lakes that have been triggered both by subaerial and subaqueous mass movements (SAEMM and SAQMM). In this study, we present a simplified classification of lakes with respect to their relative tsunami potential. The classification uses basic topographic, bathymetric, and seismologic input parameters to assess the relative tsunami potential on the 28 Swiss alpine and perialpine lakes with a surface area >1km2. The investigated lakes are located in the three main regions “Alps,” “Swiss Plateau,” and “Jura Mountains.” The input parameters are normalized by their range and a k-means algorithm is used to classify the lakes according to their main expected tsunami source. Results indicate that lakes located within the Alps show generally a higher potential for SAEMM and SAQMM, due to the often steep surrounding rock-walls, and the fjord-type topography of the lake basins with a high amount of lateral slopes with inclinations favoring instabilities. In contrast, the missing steep walls surrounding lakeshores of the “Swiss Plateau” and “Jura Mountains” lakes result in a lower potential for SAEMM but favor inundation caused by potential tsunamis in these lakes. The results of this study may serve as a starting point for more detailed investigations, considering field data

Gefahrenabschätzung von durch Unterwasserhangrutschungen ausgelösten Tsunamis in Seen

Aufsatz veröffentlicht in: "Wasserbau-Symposium 2021: Wasserbau in Zeiten von Energiewende, Gewässerschutz und Klimawandel, Zurich, Switzerland, September 15-17, 2021, Band 1" veröffentlicht unter: https://doi.org/10.3929/ethz-b-00049975

Geschiebe- und Habitatsdynamik – Forschungsprogramm «Wasserbau und Ökologie»

Nach erfolgreichem Abschluss der interdisziplinären Vorgängerprojekte «Rhone-Thur» und «Integrales Flussgebietsmanagement » wurde im Rahmen des durch das Bundesamt für Umwelt (BAFU) unterstützten Forschungsprogramms «Wasserbau und Ökologie» ein neues Projekt gestartet, welches sich auf die Geschiebe- und Habitatsdynamik in Fliessgewässern konzentriert. Im Projekt werden die zwei Themenschwerpunkte Geschiebereaktivierung und Gewässerdynamisierung sowie Revitalisierung von Auenlandschaften bearbeitet. Im vorliegenden Beitrag werden die Zielsetzung sowie die Projektschwerpunkte mit den daraus resultierenden einzelnen Teilprojekten vorgestellt

Numerical simulation of sediment transport with meshfree methods: Basics, methods, and applications

ISSN:0374-005