Flow characteristics and energy dissipation of an offset jet in a rectangular stormwater pond

Abstract

This paper presents a numerical modeling of a circular submerged offset jet in a rectangular stormwater pond and investigates various design parameters (inlet offset position, tailwater depth, bottom roughness, and basin width and length) on jet velocity decay and energy dissipation. Results from the numerical model suggest that the energy dissipation increases with a deeper pond tailwater depth, and decreases with offset height when the offset height is less than half of the tailwater depth. Additionally, the basin width and pond length will affect the velocity decay rate and energy dissipation. Riprap installed at the pond bottom has little influence on energy dissipation in the studied cases. Findings from this study can be useful in pond design for bottom erosion protection and improved energy dissipation.

RÉsumÉ

Cet article présente un modèle numérique d'un jet décalé circulaire submergé dans un bassin rectangulaire d'eaux pluviales et étudie divers paramètres de conception (position du décalage d'entrée, profondeur de la nappe phréatique, rugosité du fond, largeur et longueur du bassin) sur la décroissance de la vitesse du jet et la dissipation d'énergie. Les résultats du modèle numérique suggèrent que la dissipation d'énergie augmente lorsque la profondeur de l'eau de fond du bassin est plus profonde et diminue avec la hauteur de décalage lorsque la hauteur de décalage est inférieure à la moitié de la profondeur de l'eau de queue. De plus, la largeur du bassin et la longueur de l'étang affecteront le taux de décroissance de la vitesse et la dissipation d'énergie. L'enrochement installé au fond de l'étang a peu d'influence sur la dissipation d'énergie dans les cas étudiés. Les résultats de cette étude peuvent être utiles dans la conception de bassins pour la protection contre l'érosion de fond et l'amélioration de la dissipation d'énergie.

Keywords:

• Energy dissipation
• numerical model
• offset jet
• shear stress
• stormwater pond design
• turbulent jet

Acknowledgement

The financial support provided by the China Scholarship Council and the Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) is gratefully acknowledged.