本文關(guān)鍵詞：泥石流的二維數(shù)學模型，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

泥石流的二維數(shù)學模型

泥石流是在重力作用下,由砂粒石塊和水等組成的固液混合物,是一種發(fā)生于山區(qū)的復(fù)雜的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。泥石流主要是由暴雨誘發(fā)引起的,它沿著復(fù)雜的三維地形高速流動,具有流體流動的特性。為了模擬泥石流的運動規(guī)律,預(yù)測降雨誘發(fā)的泥石流的到達距離和泛濫范圍,減少和避免泥石流引起的災(zāi)害,把泥石和雨水組成的固液混合物假定為遵循均勻、連續(xù)、不可壓縮的、非定常的牛頓流體運

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第 2卷第 6 8期 20 0 7年 6月

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R c n o l e h is o ka dS iM c a c n

文章績號 l 00 7 9 -(07 0 -13 -0 10 - 5 8 20 ) 6 27 5

泥石流的二維數(shù)學模型 王純祥，白世偉 2,江崎哲郎，三谷泰浩 ( .H本九州大學環(huán)境系統(tǒng)科學研究中心，日本福岡 8 28 8; .中國科學院武漢巖土力學研究所，武漢 4 0 7 ) 1 1—5 1 2 3 0 1

摘要：泥石流是在重力作用下，由砂粒石塊和水等組成的固液混合物，是一種發(fā)生于山區(qū)的復(fù)雜的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。泥石流 主要是由暴雨誘發(fā)引起的，它沿著復(fù)雜的三維地形高速流動，具有流體流動的特性。為了模擬泥石流的運動規(guī)律，預(yù)測降雨 誘發(fā)的泥石流的到達距離和泛濫范圍，減少和避免泥石流引起的災(zāi)害，把泥石和雨水組成的固液混合物假定為遵循均勻、連

續(xù)、不可壓縮的、非定常的牛頓流體運動規(guī)律�；谫|(zhì)量守恒方程和 Na e- o e i r tks方程，采用深度積分方法，推導(dǎo)出了一 v s個模擬泥石流運動的二維數(shù)學模型。所有方程式可用有限差分法來求解。結(jié)合 G S I,該模型可用于預(yù)測泥石流的流動距離和泛濫范圍，以及泛濫范圍內(nèi)的危險房屋和路段，也可以用于泥石流災(zāi)害的風險性分析。 關(guān)鍵詞：泥石流；二維；數(shù)學模型；牛頓流體；深度積分

中圖分類號：T 3 u4 4

文獻標識碼：A

TwO d m e i na a he a i a o e fd b i o . i nso l m t m tc lm d lo e rsf w l W ANG u x a g, Ch n— i n BAIS i, hiwe ESAKIT tu o, I e s r M TANIYa uh r s io ( . n t u eo En io me t y t ms Ky s uUn v r i . u u k l - 5 1 J p n 1 I si t f vr n n s t S e . uh i e st F k o a8 2 8 8, a a; y

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e u t n,t e ma e t a d li e v d u ig t e me o f d p tg ae q a i n .Th n t i e e c to s q ai s h t ma i l mo e s d r e sn h t d o e t i e rt e u to s o h c i h h n d e f i d f r n e me d i i e h n c s ay t o v h l e u t n . s d o S t e t . i n i n lma h ma ia

d l f e rsf w a eu e o e tma e e e s r o s l et e al q a i s Ba e n GI . h o wo d me s a t e t l o c mo e b o c n b s d t si t o d i l t ef w g, h o e t l a g r u o sa dr a s o a a d a d rs n l ss h o r e t ep t n i l d l n a a y n e o sh me n o d rh z n ka ay i . f r i Ke r s d b sf w; wo d me s n l ma h ma ia d l d p t g a e u t n y wo d: e r o t i n i a: t e t l i l o c mo e; e t i e r t de a i s h n q o

l引言 泥石流是一種發(fā)生于山區(qū)復(fù)雜的地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)

亡的大災(zāi)難；另一方面對工路和鐵路造成損害，它會毀壞公路和鐵路，致使交通中斷。所以，研究泥

象。它是由水、土、粒徑不等的砂粒和石塊組成的沿著復(fù)雜的三維地形快速流動的混合物。泥石流爆 發(fā)來勢兇猛，并可能攜帶巨大石塊高速流動，具有強大的能量，因而破壞性極大。泥石流所到之處， 一

石流發(fā)生、發(fā)展機制及其沿著復(fù)雜地形的傳播和泛濫的規(guī)律，預(yù)測、預(yù)報可能受到災(zāi)害的范圍、房屋 和路段，將對人類生活和經(jīng)濟建設(shè)持續(xù)發(fā)展具有重 要理論意義和實際意義。 最近幾十年間，國內(nèi)外學者研究了泥石流的形

切盡被摧毀，，給人民的生命和財產(chǎn)帶來巨大的威

成、運動沉積以及治理措施等各方面課題，并取得許多成果。但受限于泥石流的復(fù)雜性和對其形成過程及流變特性的了解程度，致使在探討其行為機制的各項相關(guān)因素時，仍存在一些問題有待解決，如

脅和損失。中國幾乎每年都有發(fā)生泥石流的報道。 泥石流的危害主要表現(xiàn)在兩個方面：一方面對居民 區(qū)造成危害，它會摧毀房屋、學校、工廠以及其他

基礎(chǔ)設(shè)施，淹沒人畜，毀壞農(nóng)地，甚至造成村毀人

描述泥石流運動的數(shù)學建模問題等。

收稿日期：20一11 06O—3修改稿收到日期：20 4 1 060—1 作者簡介：王純祥，男， 17 92年生，博士，主要從事巖土工程和 GI S方面的研究。Ema:hn i g ng om icm

- i cu xa wa@ht alo l n

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