研究人員新開發了一種數學模型能夠預測堤壩決堤
近日據外媒報導,研究人員新開發了一種數學模型,可用於預測水中的堤壩是否會決堤。河堤是用泥土築成的小型水壩,用於在河道中蓄水,但不會對河道造成太大的影響。但是,當洪水超過一定水位時,有可能造成堤壩決堤,將會對人類生命財產安全帶來毀滅性的打擊。
為這個問題提供解決方案並保障河岸附近居民的生命財產安全也是水力學的工作。因此,科爾多瓦大學農業系的水利工程教授scar castro orgaz和一個國際研究團隊開發了一種物理方程系統,該系統可模擬水溢出堤壩時是否會造成決堤,從而提前預測,減少生命財產的損失。
雖然類似這樣的研究已經在河流水力學領域進行了一段時間,但迄今為止開發的大多數預測模型都假設堤壩始終是靜止的,水流只是不斷侵蝕其表面。但是這並不准確,因此科爾多瓦大學基於合併的變量開發的全新數學模型。這一新模型考慮了當水溢出並侵蝕時,堤壩所經歷的變形等因素。
為了預測堤壩在什麼條件下用什麼方式決堤,以及決堤後的解決方案,研究人員利用數學模型求解的物理方程進行了綜合分析。同時進行了一系列的實驗,以驗證方程和模型預測的結果是否與現實一致。
實驗中,通過建造一個縮小比例的堤壩模型,利用速度、壓力、水位和與堤防的摩擦等變量對模型進行試驗,同時還考慮了堤壩材料的性能,最終驗證了模型的預測能力。