Monitoring, Simulation, Prevention And Remediation of Dense And Debris Flows pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Computational Mechanics

作者:Lorenzini, G. (EDT)/ Brebbia, C. A. (EDT)/ Emmanouloudis, D. (EDT)

出品人:

页数:372

译者:

出版时间:

价格:265

装帧:HRD

isbn号码:9781845641696

丛书系列:

图书标签:

Dense flows
Debris flows
Monitoring
Simulation
Prevention
Remediation
Geomorphology
Disaster mitigation
Hydrology
Geohazards

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具体描述

流体动力学、岩土工程与环境风险管理：理论、模型与实践本书深入探讨了复杂流体系统在自然环境与工程应用中的动力学行为、建模方法以及风险控制策略。全书内容聚焦于流体力学、岩土力学、地质灾害评估与环境工程交叉领域的前沿知识与实用技术，旨在为研究人员、工程师以及政策制定者提供一套全面的理论框架和实践指导。第一部分：流体力学基础与复杂介质本构关系本部分首先回顾了经典连续介质力学的基础，重点在于粘性流体、非牛顿流体以及颗粒介质的本构方程。随后，深入探讨了多相流体系统，特别是涉及气液固三相耦合的流动现象。湍流模型与尺度效应：详细分析了雷诺平均纳维-斯托克斯（RANS）模型、大涡模拟（LES）以及直接数值模拟（DNS）在描述高雷诺数流动中的适用性与局限性。特别关注了边界层分离、涡旋演化及其与地形、结构相互作用的复杂机制。颗粒介质本构理论：阐述了基于能量耗散、应变率敏感性以及时间依赖性的颗粒材料本构模型，包括黏塑性模型、粘弹性模型以及快速剪胀模型的构建。重点讨论了介质结构演变（如颗粒重排、局部压实）如何影响宏观力学响应。界面输运现象：研究了不同相界面上的质量、动量和能量传递过程，包括液固界面处的润滑、润滑膜的破裂以及界面张力的影响。这对于理解泥石流、雪崩等过程中的物质迁移至关重要。第二部分：地质灾害动力学建模与数值方法本部分着重于将第一部分的理论基础应用于实际工程问题，特别是与地质环境相关的动态过程。内容侧重于开发和应用先进的数值模拟技术来重现和预测自然灾害的演化路径。深层土体与岩体稳定性分析：探讨了在地震荷载、水力侵蚀或温度变化下，边坡、隧道衬砌及深层基础的长期稳定性和瞬态响应。引入了基于离散元法（DEM）和有限元法（FEM）的耦合分析框架，用于模拟裂隙扩展、岩石破坏和土体塑性流动。水土相互作用与流固耦合（FSI）：详细介绍了如何耦合地下水流动模型（如基于有限体积法的渗流方程）与结构响应模型。重点分析了孔隙水压力波动对土体有效应力的影响，以及在饱和或非饱和条件下边坡失稳的触发机制。数值求解器的设计与优化：讨论了求解高度非线性、强耦合偏微分方程组的数值方法，包括隐式与显式时间积分方案的选择、网格自适应技术（AMR）在捕捉高梯度区域的重要性，以及并行计算架构（如GPU加速）在提高模拟效率方面的应用。第三部分：环境流体管理与工程控制措施本部分将理论与模拟结果转化为实际工程设计和风险管理方案，关注如何通过工程手段控制和减轻流体流动带来的负面影响。水文响应与流域模型：建立了基于物理过程的流域水文模型，用于模拟降雨-产流-汇流过程。重点分析了不透水层覆盖、植被截留以及河床渗透对洪水峰值和历时的调控作用。探讨了城市化对地表径流特性的长期影响。侵蚀与沉积控制：深入研究了水流携带泥沙、碎屑物料的输运机理。提出了基于流体力学计算的冲刷预测模型，并设计了针对性的防护结构，如防冲槽、导流坝和消能设施的优化布局。讨论了河床冲淤平衡的理论计算方法。工程防护结构的设计与评估：涵盖了对重力坝、护坡结构、防洪堤和截排水系统的设计标准和安全评估方法。这包括对结构材料的耐久性、抗渗性及在极端荷载下的极限承载能力的评估。强调了基于风险概率的设计理念，而非单纯基于安全系数的传统方法。第四部分：先进监测技术与数据融合分析为确保工程的安全运行与风险的实时管理，本部分关注现代传感技术在流体动力学和地质环境监测中的应用。现场传感网络：介绍了分布式光纤传感（DAS/DTS）、无线传感器网络（WSN）以及地基雷达干涉测量（InSAR）在监测结构形变、地下水位变化和地表物质移动方面的最新进展。讨论了传感器数据的时间分辨率和空间覆盖率对模型校准的意义。数据同化与状态估计：阐述了卡尔曼滤波（Kalman Filtering）及其扩展形式（EKF, UKF）如何有效地将实时观测数据融入到预测模型中，以校正模型误差并提供最优的状态估计。这对于及时发现潜在的灾害前兆至关重要。基于GIS的空间分析：探讨了地理信息系统（GIS）在整合多源数据（地形、地质、水文、监测数据）中的作用。通过空间统计分析和可视化技术，实现了对区域性环境风险的综合评估和决策支持。本书内容覆盖了从微观颗粒接触力学到宏观区域风险评估的完整链条，为理解和管理涉及流体、固体和环境相互作用的复杂系统提供了坚实的科学基础。