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申请/专利权人：中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所

摘要：本发明涉及冰川泥石流技术领域，公开了一种冰川泥石流运动数值模拟方法，包括以下步骤：基于野外科学考察获取的冰川泥石流信息，并基于冰川泥石流运动模拟的地形数据，获取冰川泥石流运动数值模拟的数据。本申请的技术方案，结合连续介质多相流动力学理论和热力学理论，通过计算流体力学方法实现冰川泥石流运动数值模拟，适用于对冰川泥石流真实情形的模拟以及泥石流防治工程优化设计。本申请的冰川泥石流运动数值模拟方法，综合考虑了泥石流运动流速、流深、密度及温度演化特性，为冰川泥石流危险性分析和防治工程设计提供依据。

主权项：1.一种冰川泥石流运动数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：基于野外科学考察获取的冰川泥石流信息，并基于冰川泥石流运动模拟的地形数据，获取冰川泥石流运动数值模拟的数据；获取的所述冰川泥石流信息包括冰川泥石流起动的位置、冰川泥石流起动的方量、冰川泥石流初始物质含量、冰川泥石流可侵蚀沟道物质含量、冰川泥石流沟气温、冰川泥石流沟地面温度、冰川泥石流冰颗粒与底床摩擦角参数、冰川泥石流粗颗粒物质与底床摩擦角参数中的一种或多种；所述冰川泥石流运动数值模拟的数据包括冰川泥石流混合流运动控制方程；A.冰川泥石流混合流运动控制方程为： 1 2 3式（1）采用有限差分格式进行计算，且计算格式为： ；式（2）采用有限差分格式进行计算，且计算格式为： ；式（3）采用有限差分格式进行计算，且计算格式为： ；B.冰川泥石流中冰相、细颗粒物质和粗颗粒物质的输移方程为： 4 5 6式（4）采用有限差分格式进行计算，且计算格式为： ；式（5）采用有限差分格式进行计算，且计算格式为： ；式（6）采用有限差分格式进行计算，且计算格式为： ；C.假定冰川泥石流运动过程中只包含水、冰、细颗粒物质与粗颗粒物质，则冰川泥石流运动过程中水的体积分数为： 7式（7）采用有限差分格式进行计算，且计算格式为： ；D.冰川泥石流沟道底部高程的演化方程为： 8式（8）采用有限差分格式进行计算，且计算格式为： ；其中： 为冰川泥石流流深，单位：； 为冰川泥石流沟道底部高程，单位：； ，为冰川泥石流沿方向单宽流量，单位：； ，为冰川泥石流沿方向的单宽流量，单位：； 为冰川泥石流沿方向流速，单位：； 为冰川泥石流沿方向的流速，单位：； 为冰融化为水的相变率，单位：； ，为清水密度，单位：； ，为冰的密度，单位：； 为冰川泥石流密度，单位：； 为冰川泥石流沿方向的底床阻力，单位：； 为冰川泥石流沿方向的底床阻力，单位：； 为冰川泥石流体中冰的体积分数，单位：无量纲； 为冰川泥石流体中细颗粒的体积分数，单位：无量纲； 为冰川泥石流体中粗颗粒的体积分数，单位：无量纲； 为冰川泥石流体中水的体积分数，单位：无量纲； 为冰川泥石流总侵蚀率，单位：； 为冰川泥石流运动过程中冰相侵蚀率，单位：； 为冰川泥石流运动过程中细颗粒物质侵蚀率，单位：； 为冰川泥石流运动过程中粗颗粒物质侵蚀率，单位：； ，为重力加速度，单位：； 为冰川泥石流数值模拟的计算时间步长，单位：； 为冰川泥石流沟道地形在方向的网格尺寸，单位：； 为冰川泥石流沟道地形在方向的网格尺寸，单位：； 为时刻冰川泥石流在网格（）上的流深，单位：； 为时刻冰川泥石流在网格（）上的流深，单位：； 为时刻冰川泥石流在网格（）上的流深，单位：； 为时刻冰川泥石流在网格（）上的流深，单位：； 为时刻冰川泥石流沟道地形在网格（）上的地形高程，单位：； 为时刻冰川泥石流沟道地形在网格（）上的地形高程，单位：； 为时刻冰川泥石流沟道地形在网格（）上的地形高程，单位：； 为时刻冰川泥石流沟道地形在网格（）上的地形高程，单位：； 为时刻冰川泥石流在网格（）上沿方向的单宽流量，单位：； 为时刻冰川泥石流在网格（）上沿方向的单宽流量，单位：； 为时刻冰川泥石流在网格（）上沿方向的单宽流量，单位：； 为时刻冰川泥石流在网格（）上沿方向的单宽流量，单位：； 为时刻冰川泥石流在网格（）上沿方向的单宽流量，单位：； 为时刻冰川泥石流在网格（）上沿方向的单宽流量，单位：； 为时刻冰川泥石流在网格（）上沿方向的单宽流量，单位：； 为时刻冰川泥石流在网格（）上沿方向的单宽流量，单位：； 为时刻冰川泥石流在网格（）上的密度，单位：； 为时刻冰川泥石流在网格（）上的总侵蚀率，单位：； 为时刻冰川泥石流在网格（）上冰相侵蚀率，单位：； 为时刻冰川泥石流在网格（）上细颗粒侵蚀率，单位：； 为时刻冰川泥石流在网格（）上粗颗粒侵蚀率，单位：； 为时刻冰川泥石流在网格（）上沿方向的底床阻力，单位：； 为时刻冰川泥石流在网格（）上沿方向的底床阻力，单位：； 为时刻冰川泥石流在网格（）上的冰水相变率，单位：； 为时刻冰川泥石流在网格（）上的冰体积百分比含量，单位：无量纲； 为时刻冰川泥石流在网格（）上的冰体积百分比含量，单位：无量纲； 为时刻冰川泥石流在网格（）上的冰体积百分比含量，单位：无量纲； 为时刻冰川泥石流在网格（）上的冰体积百分比含量，单位：无量纲； 为时刻冰川泥石流在网格（）上的细颗粒体积百分比含量，单位：无量纲； 为时刻冰川泥石流在网格（）上的细颗粒体积百分比含量，单位：无量纲； 为时刻冰川泥石流在网格（）上的细颗粒体积百分比含量，单位：无量纲； 为时刻冰川泥石流在网格（）上的细颗粒体积百分比含量，单位：无量纲； 为时刻冰川泥石流在网格（）上的粗颗粒体积百分比含量，单位：无量纲； 为时刻冰川泥石流在网格（）上的粗颗粒体积百分比含量，单位：无量纲； 为时刻冰川泥石流在网格（）上的粗颗粒体积百分比含量，单位：无量纲； 为时刻冰川泥石流在网格（）上的粗颗粒体积百分比含量，单位：无量纲； 为时刻冰川泥石流在网格（）上的水相体积百分比含量，单位：无量纲； 为时刻冰川泥石流在网格（）上的冰体积百分比含量，单位：无量纲； 为时刻冰川泥石流在网格（）上的细颗粒体积百分比含量，单位：无量纲； 为时刻冰川泥石流在网格（）上的粗颗粒体积百分比含量，单位：无量纲。

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