В прошлом месяце обрушение ледника вызвало оползень, который уничтожил 90% швейцарской деревни Блаттен. В нескольких километрах от Блаттена в долине Иллграбен селевые потоки возникают несколько раз в год, хотя они более грязные и вызываются дождями или таянием снега.
Сианнан Мэн и его коллеги из Даляньского морского университета в Китае разработали систему уравнений для описания грязекаменных потоков и сравнили их решения с особенно хорошо задокументированным событием, произошедшим в Иллграбен в 2013 году [1].
Исследователи обнаружили, что их модель отражает динамику переливных волн — гидромеханической неустойчивости, которая заставляет поверхностные волны распространяться по направлению потока.
Поток становится подвержен неустойчивости переливных волн, когда его число Фруда — отношение инерционных сил к гравитационным силам, действующим на поток, — достигает определённого характерного значения. Это значение было определено для сухих гранулированных потоков и чистых жидких потоков. Однако смешанные потоки, особенно грязекаменные, менее изучены.
Для воссоздания события 2013 года в Иллграбен
Мэн и его коллеги реализовали свою модель в численном моделировании, которое воспроизвело местную топографию. Они инициировали неустойчивость переливных волн, добавив небольшие, случайно распределённые неровности в основание потока, а затем наблюдали, как развивались, распространялись и сливались возникшие переливные волны.
Обнаружив хорошее соответствие с реальным событием, они сделали вывод из своей модели, что неустойчивость в грязекаменных потоках возникает при числе Фруда, немного большем (что соответствует более быстрому потоку), чем у сухого гранулированного потока, но ниже, чем у потока чистой воды.
Маррик Стефенс
Маррик Стефенс — ответственный редактор журнала Physics Magazine из Бристоля, Великобритания.
[1] — ссылка на источник.