泥石流动力学模型和数值模拟研究综述

A review of the debris flow dynamic models and numerical simulation

泥石流体可视为介于挟沙水体和土体之间的过渡性体,它兼具水体和土体的性质,有着不同于两者的固有性质。现有的泥石流动力学模型都是从水沙或者岩土力学模型基础上发展而来的,从描述组成物质和运动的观点来看,可划分为连续介质、离散介质和混合介质模型。前两种模型可以在一定程度上描述某些泥石流物理现象。传统的单流体和多流体模型都属于连续介质模型。离散介质模型主要有离散元模型和动理学模型。混合介质模型能完整反映泥石流的物理本质,但面临的理论和计算问题也最多,正处于初步发展阶段。基于不同的动力模型和数值算法,目前发展了种类较多的数值计算模型。单流体的数值计算模型相对比较成熟,应用也比较广泛。具体的数值计算模型中,数值算法、流变模型、地形数据、边界和初始条件等的处理对数值计算结果有重要的影响,需要根据具体的问题选择合适的数值计算模型。泥石流动力学模型和数值模拟研究的重点在于建立全过程的泥石流动力学模型和模拟,发展非均质的泥石流计算模型,客观反映大尺度颗粒和障碍物的存在对泥石流运动的影响,以及建立合理的泥石流动床物质交换模型。