تدفق الحطام المثالي؟ نتائج مجمعة من 28 تجربة على نطاق واسع

يكشف تجميع البيانات المجمعة من 28 تجربة محكومة عن سلوك تدفق الحطام القابل للتكرار الذي يوفر هدفًا واضحًا لاختبارات النماذج. في كل تجربة، تم تفريغ حوالي 10 م³ من الرواسب غير المصنفة، المشبعة بالماء، المكونة في معظمه من الرمل والحصى، من خلف بوابة، وهبطت من خلال قناة شديدة الانحدار بطول 95 مترًا، وشكلت ترسيبًا على سطح مائل تقريبًا. تم تمييز مجموعات التجارب حسب اختلافات في شروط الحدود القاعدية (1 مقابل 16 مم من ارتفاع الخشونة) ومحتوى الطين في الرواسب (1 مقابل 7 بالمائة من الوزن الجاف). تظهر قياسات المستشعرات لسمك التدفق المتطور، والإجهادات العادية القاعدية، وضغوط السوائل القاعدية أن تدفقات الحطام في جميع المجموعات تطورت لتشكل مجموعة من المخاريط الخشنة ذات الاحتكاك العالي، تلتها كتل من الحطام الدقيق الذي كاد أن يتحول إلى سائل. عزز الطين من حركة التدفق من خلال الحفاظ على ضغوط مسامية عالية في أجساد التدفق، في حين أن خشونة السرير قللت من سرعات التدفق ولكن ليس من مسافات تدفق اللحاق. كان للخشونة هذه التأثيرات لأنها شجعت على اضطراب الحطام وفصل حجم الحبيبات، وبالتالي ساعدت على نمو السدود الجانبية التي أدرجت التدفق. ساهم فصل حجم الحبيبات أيضًا في نمو الأمواج الدوارة الشائعة، التي كانت لها أطوال موجية متنوعة تظهر توزيعات عدد-حجم فركتالية. على الرغم من تأثير هذه الأمواج ومصادر التفريق الأخرى، فإن البيانات المجمعة لها أنماط محددة جيدًا تساعد في تقييد الحدود الفردية في نموذج تدفق الحطام المتوسطة العمق. تشير الأنماط إلى أن مقاومة التدفق المحلية تطورت مع الديناميات العالمية للتدفق، مما يتعارض مع فرضية أن أي لزوجة متسقة تنطبق. نستنتج أن معادلات التطور الجديدة، وليس اللزوجات الجديدة، مطلوبة لشرح كيفية ظهور سلوك تدفق الحطام النمطي من تفاعلات مكونات الحطام.