非均质泥石流堆积力学模型研究

我国是一个泥石流灾害多发国家，每年汛期由于强降雨引发的泥石流堆积成灾的现象频发，受到了人们的高度关注。本项目以我国普遍存在的颗粒级配宽、容重大的非均质粘性泥石流的堆积过程为研究对象，充分考虑泥石流堆积过程中固液两相颗粒组成的非均质性及两相流速的差异性等特点，基于两相流理论和最小能量耗散原理，通过实施蒋家沟泥石流堆积模拟实验，从堆积区沟相关系、两相分界粒径及能量转化等角度，对非均质泥石流堆积区形态特征、力学作用与本构关系及能量耗散规律进行系统研究，建立非均质泥石流颗粒堆积过程的连续、运动力学及能量方程组，最终构建非均质泥石流堆积力学模型，实现对泥石流堆积过程的动态模拟。本项目研究不仅可丰富环境流体力学及泥石流学科的内容，为发展非均质泥石流动力学奠定基础，而且对预测非均质泥石流堆积成灾规模、布设泥石流防治工程具有重要的现实意义。

我国是一个泥石流灾害多发国家，每年汛期由于强降雨引发的泥石流堆积成灾的现象频发，受到了人们的普遍关注，特别是2010年8月8日发生舟曲特大泥石流灾害，中国泥石流灾害问题曾一度引起了世人注目，因此研究泥石流堆积问题及力学模型实为工程实践所急需，研究意义重大。.本项目以我国普遍存在的颗粒级配宽、容重大的非均质泥石流的堆积过程为研究对象，充分考虑泥石流堆积过程中粗细两相颗粒组成的差异性等特点，实施了30组蒋家沟现场泥石流堆积模拟实验以及12组室内泥石流堆积模拟实验，获取宝贵42组非均质泥石流堆积模拟实验数据。依据实验成果，并结合泥石流堆积现场调查结果，研究分析非均质泥石流堆积过程、机理及堆积形态特征值关系式，揭示了泥石流堆积过程颗粒分布与粒序分布特征、容重变化及流通区不同坡度对堆积过程的影响机制，建立了泥石流堆积过程形态特征值与流速等之间力学表达式；依据已建立的非均质泥石流分界粒径模型、非均质泥石流固液两相流运动模型及最小能量耗散原理，系统研究非均质泥石流从流通向堆积过程的能量平衡、转化与耗散规律，建立非均质泥石流堆积过程的能量平衡方程，进一步与堆积过程力学表达式联立，最终构建非均质泥石流堆积力学模型，基本实现对泥石流堆积过程的动态模拟。本研究成果不仅可丰富环境流体力学及泥石流学科的内容，为发展为非均质泥石流动力学奠定基础，而且对预测非均质泥石流堆积成灾规模、科学布设泥石流防治工程具有重要的现实意义。.