本發明涉及泥石流地質災害防治，特別是涉及一種泥石流沖磨橋墩的磨蝕率預測方法及系統。
背景技術：
1、近年來，我國西南地區伴隨著社會進步、經濟發展，山區道路橋梁建設加快，然而該地區地處丘陵地區，河網分布密集，降雨豐富且地質條件復雜，屬于泥石流發育地區。橋梁作為重要交通基礎設施，作為橋梁的重要組成部分，橋墩長期暴露于高頻次的泥石流沖擊環境中，磨蝕破壞問題尤為突出。
2、目前，現有的泥石流沖磨橋墩的磨蝕率預測方法存在一些局限性，難以滿足工程實踐需求。例如：數值模擬法憑借多相耦合技術（如sph-fem耦合算法），雖能夠高效模擬泥石流的運動過程、侵蝕機理及對結構的沖擊效應等，但其模擬結果與現場實際磨蝕數據的結合度較低，缺乏有效的試驗數據對模擬參數進行校準，導致預測精度難以滿足工程設計需求；
3、此外，現有的預測技術多為針對泥石流沖磨率的預測多依賴單一參數（如流速或含沙量）的經驗公式，缺乏基于泥石流密度、流速等多參數耦合的量化模型，無法全面反映復雜工況下的磨蝕規律，存在難以直接應用于橋墩結構的抗磨蝕優化設計的問題。因此有必要對泥石流沖磨橋墩開展實驗研究，通過理論推導和實驗數據分析建立一種泥石流沖磨橋梁墩柱的磨蝕率計算方法，以期進一步促進泥石流沖磨橋墩磨蝕損壞的機理研究及抗沖磨結構的發明。
技術實現思路
1、本發明的目的是提供一種泥石流沖磨橋墩的磨蝕率預測方法及系統，有助于優化橋墩結構設計，提高抗沖磨性能，減少泥石流對橋梁的破壞。
2、為實現上述目的，本發明提供了如下方案：
3、一種泥石流沖磨橋墩的磨蝕率預測方法，包括以下步驟：
4、s1、通過能量守恒定律結合光電效應理論建立泥石流沖磨橋墩的磨蝕率預測模型；
5、s2、對泥石流沖磨橋墩進行試驗，量測在不同泥石流流速及泥石流密度下的磨蝕率；
6、s3、根據實測磨蝕率標定所述磨蝕率預測模型中的效率因子參數，以完善所述磨蝕率預測模型；
7、s4、獲取待預測的泥石流動力學參數代入完善后的磨蝕率預測模型中，得到泥石流沖磨橋墩的磨蝕率。
8、優選的，s1中，通過能量守恒定律結合光電效應理論建立泥石流沖磨橋墩的磨蝕率預測模型，具體包括：
9、定義泥石流沖磨橋墩逸出功為泥石流沖磨橋墩致使橋墩顆粒脫離橋墩表面所需做的功，用于表征橋墩的抗磨蝕能力；根據能量守恒定律以及光電效應理論建立泥石流沖磨橋墩的能量模型，通過數學化簡忽略高階小量，最終得到磨蝕率預測模型。
10、優選的，泥石流沖磨橋墩逸出功的函數表達式為：
11、；
12、其中，為橋墩的抗壓強度，為磨蝕體積，為逸出功系數一，為逸出功系數二。
13、優選的，泥石流沖磨橋墩的能量模型如下：
14、-
15、其中，為橋墩在泥石流沖磨后的磨蝕總質量，為橋墩表面顆粒的脫離速度，為泥石流沖磨橋墩的能量轉化率，為泥石流密度，d為泥石流流速，為橋墩的迎流面積，t為泥石流的沖磨時間，為橋墩的抗壓強度，為橋墩在泥石流沖磨后的磨蝕總體積，為混凝土密度。
16、優選的，s1中，建立的磨蝕率預測模型如下：
17、；
18、其中，為磨蝕率，為所需標定的效率因子，為橋墩混凝土密度，為泥石流密度，d為泥石流的沖磨速度，為橋墩的抗壓強度。
19、優選的，s3中，根據實測磨蝕率標定所述磨蝕率預測模型中的效率因子參數η，效率因子參數η定義如下：
20、對于圓形橋墩：
21、η=3.1×10-9
22、對于矩形橋墩：
23、η=2.1×10-8
24、本發明還提供一種泥石流沖磨橋墩的磨蝕率預測系統，應用上述任一項的一種泥石流沖磨橋墩的磨蝕率預測方法，包括：
25、預測模型建立模塊，用于通過能量守恒定律結合光電效應理論建立泥石流沖磨橋墩的磨蝕率預測模型；
26、磨蝕率測定模塊，用于對泥石流沖磨橋墩進行試驗，量測在不同泥石流流速及泥石流密度下的磨蝕率；
27、預測模型標定模塊，用于根據實測磨蝕率標定所述磨蝕率預測模型中的效率因子參數，以完善所述磨蝕率預測模型；
28、磨蝕率預測模塊，用于獲取待預測的泥石流動力學參數代入完善后的磨蝕率預測模型中，得到泥石流沖磨橋墩的磨蝕率。
29、本發明還提供一種非暫態計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執行時實現如上述任一所述的一種泥石流沖磨橋墩的磨蝕率預測方法。
30、根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果：
31、本發明提供的方法應用于橋梁設計中，有助于優化橋墩結構設計，提高抗沖磨性能，減少泥石流對橋梁的破壞；有助于保障泥石流多發地區橋梁的安全性與耐久性，維護區域交通基礎設施穩定運行。本發明提供的方法為泥石流災害防治工程、危及區域規劃設計及應急預案制定提供科學依據，有效預防和減輕泥石流對橋梁的沖擊磨蝕。應用本發明的方法，進一步促進了泥石流沖磨橋墩磨蝕損壞的機理研究及抗沖磨結構。
1.一種泥石流沖磨橋墩的磨蝕率預測方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種泥石流沖磨橋墩的磨蝕率預測方法，其特征在于，所述s1中，通過能量守恒定律結合光電效應理論建立泥石流沖磨橋墩的磨蝕率預測模型，具體包括：
3.根據權利要求2所述的一種泥石流沖磨橋墩的磨蝕率預測方法，其特征在于，所述泥石流沖磨橋墩逸出功的函數表達式為：
4.根據權利要求3所述的一種泥石流沖磨橋墩的磨蝕率預測方法，其特征在于，所述泥石流沖磨橋墩的能量模型如下：
5.根據權利要求2所述的一種泥石流沖磨橋墩的磨蝕率預測方法，其特征在于，所述s1中，建立的磨蝕率預測模型如下：
6.根據權利要求1所述的一種泥石流沖磨橋墩的磨蝕率預測方法，其特征在于，所述s3中，根據實測磨蝕率標定所述磨蝕率預測模型中的效率因子參數η，效率因子參數η定義如下：
7.一種泥石流沖磨橋墩的磨蝕率預測系統，應用權利要求1-6任一所述的一種泥石流沖磨橋墩的磨蝕率預測方法，其特征在于，包括：
8.一種非暫態計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執行時實現如權利要求1-6所述的一種泥石流沖磨橋墩的磨蝕率預測方法。