DE202022107159U1 - Apparatus for detecting combined parameter controlled initiation conditions of a mud flow caused by heavy rainfall - Google Patents

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Abstract

Vorrichtung zum Erkennen der durch kombinierte Parameter gesteuerten Auslösungsbedingungen eines durch starke Regenfälle bewirkten Schlammstroms, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Fluidmodellmodul, ein Schlammstrommaterial-Simulationsmodul, ein Simulationsexperimentmodul und ein Parameterkombinationsidentifikationsmodul umfasst,
wobei das Fluidmodellmodul verwendet wird, um das mathematische Bingham-Fluidmodellgebiet gemäß dem physikalischen Schlammstrommodellgebiet zu abstrahieren und zu verallgemeinern;
wobei das Schlammstrommaterial-Simulationsmodul verwendet wird, um das kombinatorische Design von Schlammstrommaterialeigenschaften durch Simulation eines Abstufungsverhältnisses künstlicher Partikel zu erfolgen;
wobei das Simulationsexperimentmodul verwendet wird, um ein Experiment für Auslösung des Schlammstroms durch das mathematische Bingham-Fluidmodellgebiet durchzuführen und die Parameterkombination zu erhalten, die das Auslösen des Schlammstroms verursacht; wobei ein Test für mechanische Eigenschaften an dem Schlammstrommaterial unter dem eingestellten Wassergehalt durchgeführt wird, wobei die quantitative Beziehung zwischen dem Schlammstromwassergehalt und den Parametern der Parameterkombination hergestellt wird; wobei die Werte der Parameter der Parameterkombination durch Steuern des Wassergehalts des Schlammstrommaterials geändert werden, wobei die durch kombinierte Parameter gesteuerten Auslösungsbedingungen eines durch starke Regenfälle bewirkten Schlammstroms durch Vergleichen der Spannungsverteilungsdifferenz des Schlammstromgleitens erhalten werden;
wobei das Parameterkombinationsidentifikationsmodul verwendet wird, um basierend auf den durch kombinierte Parameter gesteuerten Auslösungsbedingungen eines durch starke Regenfälle bewirkten Schlammstroms durch das Fluidmodellmodul gemäß der Niederschlagsintensität und den Eigenschaften des Schlammstrommaterials zu identifizieren, ob der Schlammstrom ausgelöst wird.

Figure DE202022107159U1_0000
Apparatus for detecting combined parameter-controlled initiation conditions of a mud flow caused by heavy rainfall, characterized in that the apparatus comprises a fluid model module, a mud flow material simulation module, a simulation experiment module, and a parameter combination identification module,
wherein the fluid model module is used to abstract and generalize the mathematical Bingham fluid model domain according to the physical mud flow model domain;
wherein the mudstream material simulation module is used to perform combinatorial design of mudstream material properties by simulating a gradation ratio of artificial particles;
wherein the simulation experiment module is used to perform an experiment for mud flow initiation through the Bingham fluid mathematical model domain and obtain the parameter combination that causes mud flow initiation; wherein a test for mechanical properties is performed on the mudstream material under the set water content, wherein the quantitative relationship between the mudstream water content and the parameters of the parameter combination is established; wherein the values of the parameters of the parameter combination are changed by controlling the water content of the mud flow material, wherein the combined parameter controlled initiation conditions of a mud flow caused by heavy rainfall are obtained by comparing the stress distribution difference of the mud flow sliding;
wherein the parameter combination identification module is used to identify whether the mud flow is triggered based on the combined parameter controlled triggering conditions of a heavy rainfall mud flow through the fluid model module according to the precipitation intensity and the properties of the mud flow material.
Figure DE202022107159U1_0000

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Das Gebrauchsmuster bezieht sich auf das Gebiet der Vorbeugung und Abschwächung von Naturkatastrophen, insbesondere auf eine Vorrichtung zum Erkennen der durch kombinierte Parameter gesteuerten Auslösungsbedingungen eines durch starke Regenfälle bewirkten Schlammstroms.The utility model relates to the field of prevention and mitigation of natural disasters, in particular to an apparatus for detecting the triggering conditions of a mud flow caused by heavy rainfall controlled by combined parameters.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Schlammlawine ist eine weit verbreitete geologische Katastrophe. Aufgrund der Einschränkungen des bergigen Geländes ist die Ansiedlung von Städten schwierig, und einige Städte müssen in Gebieten angesiedelt werden, in denen Schlammlawinen aktiv sind, während einige neue Städte in Gebieten liegen, die von Schlammlawinen bedroht sind, weil das Bewusstsein für die Gefahren von Schlammlawinen fehlt.Mudslide is a common geological disaster. Due to the limitations of mountainous terrain, city settlement is difficult, and some cities must be located in areas where mudslides are active, while some new cities are located in areas prone to mudslides because of the awareness of the dangers of mudslides is missing.

Starke Regenfälle sind der Hauptauslöser für den Schlammstrom, und die bisherige Forschung in diesem Bereich hat sich auf probabilistische Warnungen konzentriert, so dass nur wenig über die Auslösebedingungen, den Rutschvorgang und den stationären Zustand vom Schlammstrom bekannt ist und es an wirksamen Erkennungsverfahren mangelt.Heavy rainfall is the main trigger for the mud flow and previous research in this area has focused on probabilistic warnings, so little is known about the trigger conditions, slippage and steady state of the mud flow and effective detection methods are lacking.

Da es sich bei dem Schlammstrom um ein nicht-newtonsches Fluid handelt und ihre intrinsischen Beziehungen und kinetischen Eigenschaften sehr komplex sind und der Test schwierig und kostspielig ist, beruhen die meisten Studien im In- und Ausland auf Tests und empirischen Analysen, die Verfahren und Algorithmen weisen erhebliche Einschränkungen auf und sind nicht in der Lage, den dynamischen Bewegungsmechanismus von Fluid der Schlammlawinen für Erdrutsche in der Tiefe zu untersuchen, der unter Verwendung wirksamer mathematischer Modelle simuliert werden muss.Because the mud flow is a non-Newtonian fluid, and its intrinsic relationships and kinetic properties are very complex, and the test is difficult and expensive, most of the studies at home and abroad are based on testing and empirical analysis, the procedures and algorithms have significant limitations and are unable to study the dynamic mechanism of fluid movement of mudslides for landslides at depth, which must be simulated using effective mathematical models.

Der Schlammstrom hat natürliche Eigenschaften wie starke Erosions- und Transportfähigkeiten und sind in der Lage, durch Aufprall, Verschlammung und Verstopfung verschiedene städtische Einrichtungen in ihrem Weg zu beschädigen. Während der Bewegung des Schlammstroms verstopfen Trümmer wie Felsbrocken und Baumstämme, die von der Schlammlawine mitgerissen werden, Brücken und Durchlässe, was zu einem Überlaufen über den Abflussdamm hinaus führt und den Umfang des Schadens vergrößert. Wenn der Schlammstrom zum Stillstand kommt, werden die großen Mengen an Sedimenten, Steinen und anderen festen Materialien, die sie mit sich führt, abgelagert, was eine Verschlammungsgefahr für verschiedene Einrichtungen in städtischen Gebieten innerhalb der Ablagerungszone darstellt.The mud flow has natural characteristics such as strong erosion and transport abilities and are capable of damaging various city facilities in their path through impact, siltation and clogging. During the movement of the mudflow, debris such as boulders and logs carried by the mudslide clog bridges and culverts, resulting in spillage beyond the outflow dam and increasing the extent of damage. When the mud flow stalls, the large amounts of sediment, rocks and other solid materials it carries are deposited, posing a silting hazard to various urban facilities within the deposition zone.

Die derzeit eingerichtete Einrichtung zur Überwachung vom Schlammstrom verwendet Schwellenwerte der Niederschlagsmenge als Steuerbedingungen, kann aber keine genaue Erkennung vornehmen und nur probabilistische Vorhersagen machen. Die Erfolgsquoten sind unbefriedigend und zu niedrig. Die meisten der zahlreichen geologischen Schlammstromkatastrophen, die tatsächlich auftraten, wurden nicht wirksam erkannt. Da das Auftreten von Schlammstrom meistens plötzlich erfolgt und innerhalb weniger Minuten abgeschlossen sein kann, sind herkömmliche Überwachungseinrichtungen nicht für die Erkennung des Auslösens des Schlammstroms geeignet, so dass für die Vorhersage eine effektive Überwachungseinrichtung zur Voridentifikation benötigt wird.The mudflow monitoring facility currently in place uses precipitation amount thresholds as control conditions, but cannot make accurate detection and can only make probabilistic predictions. The success rates are unsatisfactory and too low. Most of the numerous geological mudflow disasters that have actually occurred have not been effectively identified. Since mud flow occurrences are mostly sudden and can be completed within a few minutes, conventional monitors are not capable of detecting mud flow initiation, so prediction requires an effective pre-identification monitor.

INHALT DES VORLIEGENDEN GEBRAUCHSMUSTERESCONTENT OF PRESENT UTILITY MODEL

Das Gebrauchsmuster kann durch folgende technische Lösungen erreicht werden:

  • eine Vorrichtung zum Erkennen der durch kombinierte Parameter gesteuerten Auslösungsbedingungen eines durch starke Regenfälle bewirkten Schlammstroms, wobei die Vorrichtung umfasst:
    • Bei der bevorzugten technischen Lösung,
The utility model can be achieved through the following technical solutions:
  • an apparatus for detecting combined parameter controlled initiation conditions of a mud flow caused by heavy rainfall, the apparatus comprising:
    • With the preferred technical solution,

Gegenüber dem Stand der Technik hat das Gebrauchsmuster folgende Vorteile und vorteilhaften Wirkungen:

  • Das Gebrauchsmuster stellt eine Vorrichtung zum Erkennen der durch kombinierte Parameter gesteuerten Auslösungsbedingungen eines durch starke Regenfälle bewirkten Schlammstroms bereit, wobei durch das Fluidmodellmodul das mathematische Bingham-Fluidmodellgebiet gemäß dem physikalischen Schlammstrommodellgebiet erstellt wird, wobei durch das Simulationsexperimentmodul die durch kombinierte Parameter gesteuerten Auslösungsbedingungen eines durch starke Regenfälle bewirkten Schlammstroms erhalten wird, sodass das Problem unklarer Steuerparameter und ungenauer Steuerbedingungen der aktuellen plötzlichen Schlammstromkatastrophen durch starke Regenfälle gelöst werden kann, um effektiv zu identifizieren, ob plötzliche starke Regenfälle das Auslösen des Schlammstroms bewirken, wobei plötzliche Schlammstromkatastrophen im Voraus erkannt und vorhergesagt werden können.
Compared to the state of the art, the utility model has the following advantages and beneficial effects:
  • The utility model provides an apparatus for recognizing the combined parameter-controlled triggering conditions of a mud flow caused by heavy rainfall, wherein the fluid model module creates the mathematical Bingham fluid model area according to the physical mud flow model area, wherein the simulation experiment module detects the combined parameter-controlled triggering conditions of a heavy rain Mud flow caused by rainfall is obtained, so that the problem of unclear control parameters and inaccurate control conditions of the current heavy rain sudden mud flow disasters can be solved, to effectively identify whether heavy sudden rains cause the mud flow to be triggered, whereby mud flow sudden disasters can be detected and predicted in advance .

Figurenlistecharacter list

Um die technischen Lösungen der Ausführungsbeispielen des vorliegenden Gebrauchsmusters oder im Stand der Technik klarer zu erläutern, werden die Zeichnungen, welche für die Beschreibungen in Ausführungsbeispielen oder im Stand der Technik erforderlich sind, im Folgenden kurz beschrieben. Offensichtlich sind die beigefügten Zeichnungen in der folgenden Beschreibung lediglich einige Ausführungsbeispiele des vorliegenden Gebrauchsmusters, und für den Durchschnittsfachmann in diesem Gebiet können gemäß den in diesen Zeichnungen gezeigten Strukturen auch andere Zeichnungen ohne kreative Anstrengung erhalten werden.

  • 1 ist ein strukturelles Diagramm einer Vorrichtung zum Erkennen der durch kombinierte Parameter gesteuerten Auslösungsbedingungen eines durch starke Regenfälle bewirkten Schlammstroms in einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Gebrauchsmusters;
  • 2 ist ein schematisches Diagramm des Bingham-Fluidmodells für das Auslösen des Schlammstroms in einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Gebrauchsmusters;
  • 3 ist eine schematische Darstellung des Erkennungsprinzips der Vorrichtung zum Erkennen der Auslösungsbedingungen eines durch starke Regenfälle bewirkten Schlammstroms in einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Gebrauchsmusters;
  • 4 ist ein Isoplethe-Graph des Schlammstrom-Strömungsdrucks (Pa) in einem Ausführungsbeispiel des vorliegenden Gebrauchsmusters.
In order to explain more clearly the technical solutions of the embodiments of the present utility model or the prior art, the drawings necessary for the descriptions in the embodiments or the prior art are briefly described below. Apparently, the attached drawings in the following description are only some exemplary embodiments of the present utility model, and according to the structures shown in these drawings, other drawings can also be obtained without creative effort for those of ordinary skill in the art.
  • 1 Fig. 14 is a structural diagram of an apparatus for recognizing the combined parameter-controlled initiation conditions of a mud flow caused by heavy rainfall in an embodiment of the present utility model;
  • 2 Figure 13 is a schematic diagram of the Bingham fluid model for initiating mud flow in an embodiment of the present invention;
  • 3 Fig. 12 is a schematic representation of the detection principle of the apparatus for detecting the initiation conditions of a mud flow caused by heavy rainfall in an embodiment of the present utility model;
  • 4 Fig. 14 is an isopleth graph of mud stream flow pressure (Pa) in an embodiment of the present utility model.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION

Das technische Schema des Gebrauchsmusters wird weiter unten im Detail in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen und Ausführungsbeispielen beschrieben. Offensichtlich sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele ein Teil der Ausführungsbeispiele des vorliegenden Gebrauchsmusters, aber nicht alle Ausführungsbeispiele, und die Ausführungsformen des vorliegenden Gebrauchsmusters sind nicht darauf beschränkt. Alle anderen Ausführungsbeispiele, die der Fachmann auf der Grundlage der Ausführungsbeispiele im vorliegenden Gebrauchsmuster ohne kreative Tätigkeit erhält, gehören zum Schutzumfang des vorliegenden Gebrauchsmusters.The technical scheme of the utility model is described in detail below in connection with the accompanying drawings and working examples. Obviously, the described embodiments are part of the embodiments of the present utility model, but not all of the embodiments, and the embodiments of the present utility model are not limited thereto. All other embodiments obtained by those skilled in the art based on the embodiments in the present utility model without creative work belong to the scope of protection of the present utility model.

Ausführungsbeispieleexemplary embodiments

Das Gebrauchsmuster ist ein Fluidmodellmodul, das ein dreidimensionales Bingham-Schlammstrom-Strömungsfeldmodell umfasst, das im Voraus einen Katastrophenkörper erstellt, wobei durch das Simulationsexperimentmodul im Voraus das Erdrutsch-Schlammlawinenfluid unter Antrieb einer bestimmten Niederschlagsintensität die Verteilung des Geschwindigkeitsfelds und des Druckfelds des Bingham-Fluids simuliert wird, und ein Niederschlagsfeld wird eingestellt, um die entsprechende Änderungen der Verschiebung des Schlammstroms zu simulieren, wobei es bestimmt wird, ob ein Auslösen vorhanden ist und wie der Betriebszustand des Auslösens ist, um die durch kombinierte Parameter gesteuerten Auslösungsbedingungen eines durch starke Regenfälle bewirkten Schlammstroms zu erhalten, wobei durch das Parameterkombinationsidentifikationsmodul identifiziert, ob der Schlammstrom gemäß der Niederschlagsintensität und den Eigenschaften des Schlammstrommaterials ausgelöst ist.The utility model is a fluid model module that includes a three-dimensional Bingham mudflow flow field model, which creates a disaster body in advance, through the simulation experiment module, the landslide mudslide fluid under the driving of a certain rainfall intensity simulates the distribution of the Bingham fluid velocity field and pressure field in advance and a precipitation field is adjusted to simulate the corresponding changes in mud flow displacement, determining if a trigger is present and what the operating condition of the trigger is, to provide the combined parameter controlled trigger conditions of a heavy rain induced mud flow wherein the parameter combination identification module identifies whether the mud flow is triggered according to the precipitation intensity and the properties of the mud flow material.

Wie in den 1-4 gezeigt, umfasst eine Vorrichtung zum Erkennen der durch kombinierte Parameter gesteuerten Auslösungsbedingungen eines durch starke Regenfälle bewirkten Schlammstroms des vorliegenden Gebrauchsmusters: ein Fluidmodellmodul, ein Schlammstrommaterial-Simulationsmodul, ein Simulationsexperimentmodul und ein Parameterkombinationsidentifikationsmodul, wobei:

  • das Fluidmodellmodul verwendet wird, um das mathematische Bingham-Fluidmodellgebiet gemäß dem physikalischen Schlammstrommodellgebiet zu abstrahieren und zu verallgemeinern.
As in the 1-4 shown, an apparatus for detecting the combined parameter controlled initiation conditions of a heavy rainfall mud flow of the present utility model comprises: a fluid model module, a mud flow material simulation module, a simulation experiment module, and a parameter combination identification module, wherein:
  • the fluid model module is used to abstract and generalize the mathematical Bingham fluid model domain according to the physical mud flow model domain.

Das Bingham-Fluid ist eine Art nicht-newtonsches Fluid, und die rheologischen Eigenschaften des nicht-newtonschen Fluids spiegeln sich hauptsächlich in der Viskosität wider. Die Viskosität des Newtonschen Fluids kann durch einen einzigen Viskositätskoeffizienten charakterisiert werden, während sich bei nicht-Newtonschem Fluid die Viskosität mit Scherspannung und Schubspannung ändert. Die rheologischen Eigenschaften des Schlammstroms beziehen sich darauf, dass das Verhältnis zwischen der Scherspannung und der Scherrate, wenn sie einer Scherverformung unterzogen wird, so wie die Viskosität eines newtonschen Fluides definiert ist. Die Funktion der Viskosität µ eines nicht-newtonschen Fluides: μ = f [ τ , du dy ]

Figure DE202022107159U1_0001
wobei τ die Scherspannung ist und du dy
Figure DE202022107159U1_0002
die Scherrate ist.The Bingham fluid is a kind of non-Newtonian fluid, and the rheological properties of the non-Newtonian fluid are mainly reflected in the viscosity. The viscosity of Newtonian fluid can be characterized by a single viscosity coefficient, while for non-Newtonian fluid the viscosity varies with shear stress and shear stress. The rheological properties of the mud stream refer to the relationship between shear stress and shear rate when subjected to shear deformation as defined by the viscosity of a Newtonian fluid. The function of the viscosity µ of a non-Newtonian fluid: µ = f [ τ , you dy ]
Figure DE202022107159U1_0001
where τ is the shear stress and you dy
Figure DE202022107159U1_0002
is the shear rate.

Wenn die Schubspannung τ einen bestimmten kritischen Wert überschreitet, tritt erst die Scherverformung auf, und die Flüssigkeit, deren Schubspannung linear mit der Rate der Scherverformung du dy

Figure DE202022107159U1_0003
variiert, wird als Bingham-Fluid bezeichnet. Zahlreiche Versuche haben gezeigt, dass die rheologischen Verhältnisse der Sedimentsuspensionen höherer Konzentrationen den Bingham-Fluideigenschaften unterworfen sind. Deshalb steht ein viskoses Schlammlawinen-Fluid, bei dem die Feststoffe durch den Boden dominiert werden, daher im Einklang mit dem Bingham-Fluid-Modell, und die Beziehung zwischen der Scherspannung und der Scherrate ausgedrückt werden als: τ= τ y + μ ( du dy )
Figure DE202022107159U1_0004
When the shear stress τ exceeds a certain critical value, shear strain occurs first, and the fluid whose shear stress increases linearly with the rate of shear strain you dy
Figure DE202022107159U1_0003
varies, is called Bingham fluid. Numerous experiments have shown that the rheological conditions of the sediment suspensions of higher concentrations are subject to the Bingham fluid properties. Therefore, a viscous mudslide fluid, where the solids are dominated by the soil, is therefore consistent with the Bingham fluid model, and the relationship between shear stress and shear rate can be expressed as: τ= τ y + µ ( you dy )
Figure DE202022107159U1_0004

In der Formel ist τ die Scherspannung , τy ist die Fließspannung oder äußerste Scherspannung, und µ ist die Viskosität des Bingham-Fluids. Der Fluss tritt auf, wenn das Fluid einer Scherspannung ausgesetzt wird, die größer ist als die äußerste Scherspannung von Bingham ist.In the formula, τ is the shear stress, τ y is the yield stress or ultimate shear stress, and µ is the viscosity of the Bingham fluid. Flow occurs when the fluid is subjected to a shear stress greater than Bingham's ultimate shear stress.

Aus der Formel (2) ist es ersichtlich, dass das Bingham-Fluid viskoplastisch ist und das Bingham-Fluid-Modell aus einem Dämpfer und einem viskosen Newton-Topf besteht, die parallel geschaltet sind. Wie in 2 gezeigt, ein Modell für das Auslösen des Schlammstroms.From the formula (2), it can be seen that the Bingham fluid is viscoplastic and the Bingham fluid model consists of a damper and a viscous Newton pot connected in parallel. As in 2 shown a model for initiating the mud flow.

Das Schlammstrommaterial-Simulationsmodul wird verwendet, um das kombinatorische Design von Schlammstrommaterialeigenschaften durch Simulation eines Abstufungsverhältnisses künstlicher Partikel zu erfolgen. Das Schlammstrom-Material kann unter Verwendung eines Abstufungsverhältnisses künstlicher Partikel, einschließlich physikalischer Eigenschaften wie Gewicht und Viskosität, simuliert werden, wobei sowohl die Schlammstrom-Schichtdicke als auch die topographische Neigung als Parameter zur Verfügung stehen.The mudstream material simulation module is used to perform the combinatorial design of mudstream material properties by simulating a gradation ratio of artificial particles. The mudstream material can be simulated using a grading ratio of artificial particles, including physical properties such as weight and viscosity, with both mudstream layer thickness and topographical slope available as parameters.

Das Simulationsexperimentmodul wird verwendet, um ein Experiment für Auslösung des Schlammstroms durch das mathematische Bingham-Fluidmodellgebiet durchzuführen und die Parameterkombination zu erhalten, die das Auslösen des Schlammstroms verursacht; wobei ein Test für mechanische Eigenschaften an dem Schlammstrommaterial unter dem eingestellten Wassergehalt durchgeführt wird, wobei die quantitative Beziehung zwischen dem Schlammstromwassergehalt und den Parametern der Parameterkombination hergestellt wird; wobei die Werte der Parameter der Parameterkombination durch Steuern des Wassergehalts des Schlammstrommaterials geändert werden, wobei die durch kombinierte Parameter gesteuerten Auslösungsbedingungen eines durch starke Regenfälle bewirkten Schlammstroms durch Vergleichen der Spannungsverteilungsdifferenz des Schlammstromgleitens erhalten werden. The simulation experiment module is used to perform an experiment for mud flow initiation through the Bingham fluid mathematical model domain and obtain the parameter combination that causes the mud flow initiation; wherein a test for mechanical properties is performed on the mudstream material under the set water content, wherein the quantitative relationship between the mudstream water content and the parameters of the parameter combination is established; wherein the values of the parameters of the parameter combination are changed by controlling the water content of the mud flow material, wherein the combined parameter controlled initiation conditions of a mud flow caused by heavy rainfall are obtained by comparing the stress distribution difference of the mud flow sliding.

Bingham-Fluid wird verwendet, um die Strömung des Schlammstroms zu simulieren, wobei das Auslösen des Schlammstroms durch Kopplung des physikalischen Feldes des Festkörpers und des physikalischen Feldes des Fluides in beiden Richtungen abgeleitet wird, wobei das Erhalten der Parameterkombination, die das Auslösen des Schlammstroms verursacht, umfasst: die Dichte, die plastische Viskosität, die Fließspannung und die Modellparameter des Schlammstroms. Durch Steuern des Wassergehalts des Schlammstrommaterials und Ändern des Werts der Parameter in der Parameterkombination ist es möglich, visuell zu simulieren, ob der Schlammstrom ausgelöst ist, und den dynamischen Fluss nach dem Auslösen und den Beendigungsprozess zu simulieren.Bingham fluid is used to simulate the flow of the mud flow, the initiation of the mud flow being derived by coupling the physical field of the solid and the physical field of the fluid in both directions, obtaining the combination of parameters that causes the initiation of the mud flow , includes: the density, the plastic viscosity, the yield stress and the model parameters of the mud flow. By controlling the water content of the mud flow material and changing the value of the parameters in the parameter combination, it is possible to visually simulate whether the mud flow is triggered and to simulate the dynamic flow after the trigger and the termination process.

Der Test für mechanische Eigenschaften an dem Schlammstrommaterial unter dem eingestellten Wassergehalt umfasst die experimentelle Simulation verschiedener natürlicher Niederschläge mit unterschiedlichen Niederschlagsintensitäten wie starke Regenfälle oder dergleichen und die Herstellung der quantitativen Beziehung zwischen dem Wassergehalt des Schlammstroms und den Parametern der Parameterkombination.The test for mechanical properties on the mud flow material under the set water content involves experimentally simulating various natural precipitations with different precipitation intensities such as heavy rainfall or the like, and establishing the quantitative relationship between the water content of the mud flow and the parameters of the parameter combination.

Das Simulationsexperimentmodul ändert die Dichte, plastische Viskosität, Fließspannung und Modellparameter des Schlammstroms durch den Wassergehalt des Schlammstroms und vergleicht den Unterschied in der Spannungsverteilung des Schlammstromgleitens und erhält die durch kombinierte Parameter gesteuerten Auslösebedingungen des Schlammstroms bei starken Regenfällen und visualisiert den Auslösevorgang.The simulation experiment module changes the density, plastic viscosity, yield stress and model parameters of the mud flow by the water content of the mud flow, and compares the difference in the stress distribution of the mud flow sliding, and obtains the triggering conditions of the mud flow in heavy rainfall controlled by combined parameters, and visualizes the triggering process.

Durch das Simulationsexperimentmodul wird es im Experimentsprozess gezeigt, dass das Bingham-Fluid durch die Dichte, die plastische Viskosität, die Fließspannung und die Modellparameter des Schlammstroms das Auslösen und Verschieben des Schlammstroms steuert, und nicht durch den Schwellenwert für den Feuchtigkeitsgehalt des Bodens im üblichen Sinne, und die Parameterkombinationen in einer nichtlinearen Beziehung stehen.Through the simulation experiment module, it is shown in the experiment process that the Bingham fluid controls the initiation and displacement of the mud flow through the density, plastic viscosity, yield stress and model parameters of the mud flow, and not through the soil moisture content threshold in the usual sense , and the parameter combinations are in a non-linear relationship.

Das Parameterkombinationsidentifikationsmodul wird verwendet, um basierend auf den durch kombinierte Parameter gesteuerten Auslösungsbedingungen eines durch starke Regenfälle bewirkten Schlammstroms durch das Fluidmodellmodul gemäß der Niederschlagsintensität und den Eigenschaften des Schlammstrommaterials zu identifizieren, ob der Schlammstrom ausgelöst wird.The parameter combination identification module is used to identify heavy rainfall mud flow through the fluid model module according to rainfall intensity and properties based on the combined parameter controlled trigger conditions of the mud flow material to identify whether the mud flow is triggered.

Die quantitative Beziehung zwischen dem Wassergehalt und 4 Parametern in der Parameterkombination kann bei gegebener Niederschlagsintensität und Bodenmaterial durch einen speziellen Instrument (Rheometer) durch Tests angegeben werden, wodurch der Kanal zwischen der Niederschlagsintensität und der Bingham-Fluidmodell-Frühwarnung geöffnet wird und die Parameteraufbereitung für das Modellbudget bereitgestellt wird. Der Erkennung- und Frühwarnprozess der Vorrichtung zum Erkennen der durch kombinierte Parameter gesteuerten Auslösungsbedingungen eines durch starke Regenfälle bewirkten Schlammstroms ist wie folgt: der tatsächliche Trächtigkeitskörper der Katastrophe wird durch das Modell ausgedrückt, die Niederschlagsintensität wird durch die Wettervorhersage angegeben, und die mechanischen Werte der 4 Parameter (Dichte, Modellparameter, Fließspannung und plastische Viskosität) in der Parameterkombination, die den Niederschlagsintensitäten entsprechen, werden eingestellt, und durch das Fluidmodellmodul gemäß verschiedenen Niederschlagsintensitäten kann ein visueller Prozess simuliert werden, um festzustellen, ob der Schlammstrom auftritt oder nicht auftritt.The quantitative relationship between the water content and 4 parameters in the parameter combination can be given by a special instrument (rheometer) through tests at a given precipitation intensity and soil material, thereby opening the channel between the precipitation intensity and the Bingham Fluid Model early warning and parameter processing for the model budget is provided. The detection and early warning process of the device for detecting the combined parameter-controlled triggering conditions of a mudflow caused by heavy rainfall is as follows: the actual gestation body of the disaster is expressed by the model, the rainfall intensity is indicated by the weather forecast, and the mechanical values of the 4th Parameters (density, model parameters, yield stress and plastic viscosity) in the combination of parameters corresponding to the precipitation intensities are adjusted, and through the fluid model module according to different precipitation intensities, a visual process can be simulated to determine whether the mud flow occurs or not.

Die oben erwähnten Ausführungsbeispiele sind bevorzugte Ausführungsformen des vorliegenden Gebrauchsmusters, aber die Ausführungsformen des vorliegenden Gebrauchsmusters sind nicht durch die oben erwähnten Ausführungsbeispiele beschränkt, und alle anderen Änderungen, Modifikationen, Substitutionen, Kombinationen und Vereinfachungen, die nicht vom Geist und Prinzip des vorliegenden Gebrauchsmusters abweichen, sind alle äquivalente Ersatzmodi und im Schutzumfang des vorliegenden Gebrauchsmusters enthalten.The above-mentioned embodiments are preferred embodiments of the present utility model, but the embodiments of the present utility model are not limited by the above-mentioned embodiments, and all other changes, modifications, substitutions, combinations and simplifications that do not depart from the spirit and principle of the present utility model, are all equivalent substitute modes and are included within the scope of this utility model.

Claims (6)

Vorrichtung zum Erkennen der durch kombinierte Parameter gesteuerten Auslösungsbedingungen eines durch starke Regenfälle bewirkten Schlammstroms, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein Fluidmodellmodul, ein Schlammstrommaterial-Simulationsmodul, ein Simulationsexperimentmodul und ein Parameterkombinationsidentifikationsmodul umfasst, wobei das Fluidmodellmodul verwendet wird, um das mathematische Bingham-Fluidmodellgebiet gemäß dem physikalischen Schlammstrommodellgebiet zu abstrahieren und zu verallgemeinern; wobei das Schlammstrommaterial-Simulationsmodul verwendet wird, um das kombinatorische Design von Schlammstrommaterialeigenschaften durch Simulation eines Abstufungsverhältnisses künstlicher Partikel zu erfolgen; wobei das Simulationsexperimentmodul verwendet wird, um ein Experiment für Auslösung des Schlammstroms durch das mathematische Bingham-Fluidmodellgebiet durchzuführen und die Parameterkombination zu erhalten, die das Auslösen des Schlammstroms verursacht; wobei ein Test für mechanische Eigenschaften an dem Schlammstrommaterial unter dem eingestellten Wassergehalt durchgeführt wird, wobei die quantitative Beziehung zwischen dem Schlammstromwassergehalt und den Parametern der Parameterkombination hergestellt wird; wobei die Werte der Parameter der Parameterkombination durch Steuern des Wassergehalts des Schlammstrommaterials geändert werden, wobei die durch kombinierte Parameter gesteuerten Auslösungsbedingungen eines durch starke Regenfälle bewirkten Schlammstroms durch Vergleichen der Spannungsverteilungsdifferenz des Schlammstromgleitens erhalten werden; wobei das Parameterkombinationsidentifikationsmodul verwendet wird, um basierend auf den durch kombinierte Parameter gesteuerten Auslösungsbedingungen eines durch starke Regenfälle bewirkten Schlammstroms durch das Fluidmodellmodul gemäß der Niederschlagsintensität und den Eigenschaften des Schlammstrommaterials zu identifizieren, ob der Schlammstrom ausgelöst wird.Apparatus for detecting the combined parameter controlled initiation conditions of a heavy rainfall mud flow, characterized in that the apparatus comprises a fluid model module, a mud flow material simulation module, a simulation experiment module and a parameter combination identification module, the fluid model module being used to identify the mathematical Bingham fluid model domain according to to abstract and generalize the physical mudflow model domain; wherein the mudstream material simulation module is used to perform combinatorial design of mudstream material properties by simulating a gradation ratio of artificial particles; wherein the simulation experiment module is used to perform an experiment for mud flow initiation through the Bingham fluid mathematical model domain and obtain the parameter combination that causes mud flow initiation; wherein a test for mechanical properties is performed on the mudstream material under the set water content, wherein the quantitative relationship between the mudstream water content and the parameters of the parameter combination is established; wherein the values of the parameters of the parameter combination are changed by controlling the water content of the mud flow material, wherein the combined parameter controlled initiation conditions of a mud flow caused by heavy rainfall are obtained by comparing the stress distribution difference of the mud flow sliding; wherein the parameter combination identification module is used to identify whether the mud flow is triggered based on the combined parameter controlled triggering conditions of a heavy rainfall mud flow through the fluid model module according to the precipitation intensity and the properties of the mud flow material. Vorrichtung zum Erkennen der durch kombinierte Parameter gesteuerten Auslösungsbedingungen eines durch starke Regenfälle bewirkten Schlammstroms gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schlammstrommaterial unter Verwendung eines Abstufungsverhältnisses künstlicher Partikel, einschließlich Gewicht, Viskosität, Schlammstrom-Schichtdicke und topographische Neigung, simuliert wird.Device for detecting the triggering conditions of a mud flow caused by heavy rainfall controlled by combined parameters according to claim 1 characterized in that the mudstream material is simulated using a grading ratio of artificial particles including weight, viscosity, mudstream layer thickness and topographical slope. Vorrichtung zum Erkennen der durch kombinierte Parameter gesteuerten Auslösungsbedingungen eines durch starke Regenfälle bewirkten Schlammstroms gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Simulationsexperimentmodul verwendet wird, um ein Experiment für Auslösung des Schlammstroms durch das mathematische Bingham-Fluidmodellgebiet durchzuführen, umfassend eine Verwendung von Bingham-Fluid zur Simulation der Strömung des Schlammstroms, wobei das Auslösen des Schlammstroms durch Kopplung des physikalischen Feldes des Festkörpers und des physikalischen Feldes des Fluides in beiden Richtungen abgeleitet wird.Device for detecting the triggering conditions of a mud flow caused by heavy rainfall controlled by combined parameters according to claim 1 , characterized in that the simulation experiment module is used to perform an experiment for initiating the mud flow through the mathematical Bingham fluid model domain, comprising using Bingham fluid to simulate the flow of the mud flow, wherein the initiation of the mud flow is performed by coupling the physical field of the solid body and the physical field of the fluid is derived in both directions. Vorrichtung zum Erkennen der durch kombinierte Parameter gesteuerten Auslösungsbedingungen eines durch starke Regenfälle bewirkten Schlammstroms gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombination von Parametern, die das Auslösen des Schlammstroms verursacht, umfasst: die Dichte, die plastische Viskosität, die Fließspannung und die Modellparameter des Schlammstroms.Device for detecting the triggering conditions of a mud flow caused by heavy rainfall controlled by combined parameters according to claim 3 , characterized in that the combination of parameters causing the initiation of the mud flow includes: the density, the plastic viscosity ity, the yield stress and the model parameters of the mud flow. Vorrichtung zum Erkennen der durch kombinierte Parameter gesteuerten Auslösungsbedingungen eines durch starke Regenfälle bewirkten Schlammstroms gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Modellparameter die Scherspannung des Fluids, die äußerste Scherspannung des Fluids und die Viskosität des Fluids umfassen.Device for detecting the triggering conditions of a mud flow caused by heavy rainfall controlled by combined parameters according to claim 4 , characterized in that the model parameters include fluid shear stress, fluid ultimate shear stress and fluid viscosity. Vorrichtung zum Erkennen der durch kombinierte Parameter gesteuerten Auslösungsbedingungen eines durch starke Regenfälle bewirkten Schlammstroms gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Test für mechanische Eigenschaften an dem Schlammstrommaterial unter dem eingestellten Wassergehalt die experimentelle Simulation verschiedener natürlicher Niederschläge mit unterschiedlichen Niederschlagsintensitäten und die Herstellung der quantitativen Beziehung zwischen dem Wassergehalt des Schlammstroms und den Parametern der Parameterkombination umfasst.Device for detecting the triggering conditions of a mud flow caused by heavy rainfall controlled by combined parameters according to claim 3 , characterized in that the test for mechanical properties on the mud flow material under the adjusted water content comprises the experimental simulation of various natural precipitations with different precipitation intensities and establishing the quantitative relationship between the water content of the mud flow and the parameters of the parameter combination.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117829031A (en) * 2024-03-01 2024-04-05 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所 Dynamics simulation method considering interaction of runoff and debris flow

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