首次揭示！四川科学家获“重要进展”，成果公开发表！

近日，成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护全国重点实验室范宣梅教授团队在冰岩碎屑流动力学机理研究中取得重要进展，成果以Rock-ice avalanche flume experiments reveal a non-linear hillslope erosion rule governed by ice-content 为题发表在地学领域权威期刊、自然指数期刊Earth and Planetary Science Letters。范宣梅教授为论文的第一兼通讯作者，主要作者包括杜俊翰研究员、蒋力洋博士、许强教授等。

随着全球气候变化，极端天气事件显著增加，导致青藏高原、喜马拉雅等冰冻圈区域冰崩、冰/岩崩-碎屑流、冰川泥石流等灾害频发。冰岩碎屑流在运动过程中对沟床造成强烈侵蚀，使最终体积远超初始崩滑规模，显著放大灾害效应。

图1 青藏高原色东普流域多期冰岩碎屑流堵塞雅鲁藏布江

然而，由于冰岩碎屑流物质组成复杂、流动特性独特，其侵蚀机制相较一般地质流体更为复杂，尤其是冰含量作为控制流动性与侵蚀能力的关键因素，其作用机制仍缺乏系统认知。

为此，团队研发了高寒山区环境模拟仓，开展了系列温控斜槽实验（图2），在可侵蚀床面条件下系统调控冰含量与加速段长度，定量分析冰含量对侵蚀行为的影响及其物理机制。通过高速影像记录冰岩碎屑流侵蚀全过程，分析了不同冰含量和动力条件下侵蚀剖面演化特征（图 3）。

图2 冰岩碎屑流温控斜槽实验示意图

图3 冰岩碎屑流侵蚀剖面演化

研究成果首次揭示了冰含量与侵蚀速率之间的非线性关系：侵蚀速率随冰含量先升高后下降，在40–60%冰含量区间达到峰值，并通过量纲分析实现了不同流动条件的归一化（图4）。

图4 侵蚀速率与冰含量的非线性关系

该非线性规律源于流速和密度之间的竞争性耦合作用：随着冰含量增加，低摩擦增强流速、进而促进侵蚀；而密度降低则弱化了侵蚀作用（图5）。通过摩擦-碰撞应力对比分析，进一步指出颗粒碰撞应力在冰岩碎屑流侵蚀过程中具有主导性作用。

图5 流速-密度对冰岩碎屑流侵蚀的双重控制

作为本次成果的核心研究者，范宣梅教授是国家杰出青年科学基金获得者，2022年“科学探索奖”获得者，我国首位国际工程地质与环境协会(IAEG) Richard-Wolters Prize青年科学家奖女性获奖者，“四川省突出贡献优秀专家”，“自然资源部高层次科技领军人才”。她长期致力于强震地质灾害机制与预测研究，研究成果被实际应用于2008年汶川地震、2013年芦山地震、2017年九寨沟地震以及2022年泸定地震等全球多次强震，产生了显著的社会与经济效益。

范宣梅教授团队所在的成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护全国重点实验室是我国目前地质灾害防治领域唯一的全国重点实验室，十余年来，实验室承担国家和省部级各类研究课题近1500项，解决了地质灾害防治与国民经济重大工程建设中的一系列理论及技术难题，研究成果先后获国家科技进步一等奖3项、二等奖6项，国际科学技术合作奖1项，国家专利金奖1项，省部三等以上奖励60余项，累计经济效益达数十亿元。

在全球变暖的环境压力下，极端天气事件显著增加，实验室团队此次在冰岩碎屑流动力学机理研究中取得的重要成果，不仅为冰岩碎屑流侵蚀演化预测提供了理论依据，也为冰冻圈地貌演变建模提供了关键支撑。

本着学术前沿化、运行国际化、成果社会化的发展理念，实验室将始终围绕国家经济建设和减灾防灾的战略目标，结合当今地球系统科学发展的最新成果，建立地质灾害防治领域理论创新体系和技术方法体系，重点研究解决我国，尤其是西部地区经济建设和社会发展中所面临的日益严峻的地质灾害问题，为我国防灾减灾、保障经济活动和社会公共安全、构建和谐社会的国家需求积累基本科学数据、资料和信息，为国家宏观决策提供科学依据和共享服务。

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素材来源：成都理工大学官网、成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护全国重点实验室官网、成都理工大学官微