ИССЛЕДОВАНИЕ РАЗРУШЕНИЯ ПОТОКОМ И ВОВЛЕЧЕНИЯ В ДВИЖЕНИЕ МАТЕРИАЛА СКЛОНА

Автор: Дарья Игоревна Романова

Организация: Московский государственный университет имени М.В.Ломоносова

Потоки на склонах, такие как снежные лавины, грязекаменные сели, оползни, подводные мутьевые потоки, в процессе движения разрушают подстилающую поверхность и уносят массу вниз по течению. В случае селевых или подводных мутьевых потоков интерес представляет глубина разрушения склона, так как потоком могут быть разрушены элементы инфраструктуры, изменена форма русла. В случае снежных лавин разрушение подстилающей поверхности изучается для определения изменения массы потока, так как в процессе движения масса потока может измениться в несколько раз, это важно учитывать при проектировании заградительных сооружений.

Для моделирования разрушения потоком и вовлечения в движение материала склона используется многофазный подход. Методом контрольных объёмов рассчитывается движение 3 фаз: материал подстилающей поверхности, материал движущегося потока, воздух. Используется решатель multiphaseInterFoam пакета OpenFOAM. В качестве механизма захвата рассматривается захват при превышении напряжения на дне потока некоторого порогового значения, описанный в работах [1, 2]. Материал потока представлен средой Хершеля-Балкли, использование данного реологического закона позволяет смоделировать процесс отложения материала потока на поверхности склона, а также остановку потока.

Для верификации полученной модели течения рассчитывается снежная лавина в 22 очаге на горе Юкспор (Хибины). Последний раз катастрофическая лавина сошла здесь в 2017 году, тогда были засыпаны автомобильная и железная дороги, выбиты окна в близлежащем доме, погибли 3 человека. В работе используются данные о лавине из этого очага, сошедшей в 1965 году. Для этой лавины известна масса сорвавшегося снега и масса лавинных отложений, что позволяет оценить количество захваченного потоком материала.