最近，由我校“西部灾害与环境力学教育部重点实验室”郑晓静教授课题组完成的学术论文《风成沙波纹的离散粒子追踪法模拟》被中国科学杂志社网站选为《中国科学》A-G辑2007年第4期的重点推荐的文章，并且大众科技报人民网科技以《美丽的沙波纹是如何形成的? 有何意义?》为题对该文进行了转载。据悉，此次中国科学杂志社网站从《中国科学》2007年第4期A-G辑（共7辑90文章）中一共推荐了6篇文章予以重点推荐，而由我实验室完成的这一文章也是《中国科学G辑：物理 力学 天文学》所推荐文章的首次入选。《风成沙波纹的离散粒子追踪法模拟》利用该课题组提出的离散粒子追踪法，从理论上成功模拟出风成沙波纹形成和发展以及移动的全过程。与已有相关研究所不同的是，该文提出的方法能使得对风成沙波纹的模拟，不仅在几何形态上，而且在时间尺度和几何尺寸上均能与自然界沙波纹一致。这一工作不仅有助于人们深刻认识和理解沙波纹这一自然现象，同时也为最终实现对风成地貌定量模拟的有益尝试。该文工作受国家自然科学基金重点资助，由《中国科学》（G辑）主编白以龙院士建议约稿。相关报道可连接《中国科学》杂志社网站http://www.scichina.com/new_web_Fa/news.asp?id=196或人民网科技频道专题报道：http://scitech.people.com.cn/GB/6206768.html。

近10年来，在地质灾害和力学两学科开展了大量基础与工程应用研究，并通过国家973项目、863项目、国家自然科学基金项目、省部厅局委托项目、地方委托项目等的研究，两学科开展了一系列互补性的交叉融合研究和高层次人才培养，并与校内其他学科合作，形成了开展西部地质灾害和风沙环境里学的研究团队。

本实验室在已有风沙、滑坡、泥石流、文物保护等多场力学和地质学研究基础上，结合我国西部地区的重大自然环境和地质灾害过程中的力学机理，已开展大量连续和离散介质多场耦合与跨尺度力学系统的非线性理论和实验研究，具有鲜明的西部特色。其主要研究方向如下：

☆  沙漠化过程及其风沙环境力学

☆ 西部地质灾害防治及其力学机理

☆ 西部古遗址保护与加固的力学特性

☆ 复杂力学系统的定量研究及仿真

各研究方向的重点研究内容为：

研究方向1：沙漠化过程及其风沙环境力学

● 风沙散体多场耦合跨尺度的力学建模与数值仿真

● 防沙治沙工程设计的力学评价模式

● 风沙电机理及其影响的实验与理论研究

研究方向2：西部地质灾害防治及其力学机理

 ● 边坡稳定性分析与滑坡动力过程

● 地下工程围岩稳定性分析与破坏动力过程

● 泥石流发生发展过程与防治工程

● 冻土的相变机制与土体水热力耦合机理

研究方向3：西部古遗址保护与加固的力学特性

● 石窟保护加固工程及其力学性能

● 土建筑遗址保护加固材料及物理力学特性

● 文物材料长时劣化过程的力学性能仿真

研究方向4：复杂力学系统的定量研究及仿真

● 跨尺度力学系统的数值建模与计算

● 复杂力学系统多场耦合非线性的计算方法

● 巨量计算的高性能并行计算

研究目标和预期水平

本实验室将紧扣上述我国西部地区的环境与重大灾害中的基础课题，从力学、地质与土木工程等应用基础研究出发，开展基础理论与应用研究，针对从微观研究到宏观研究的跨尺度科学问题，实现理论与工程应用相结合，同时为国家目标服务。研究工作规划、预期目标和水平如下：

(1)、通过对风沙过程及沙尘暴的力学理论和实验研究，揭示风沙过程的机制，建立有效的实验测量和数值仿真方法，为风沙灾害防治工程和沙尘暴的监测提供有效途径。针对风沙重大环境研究课题，开展沙粒散体为特征的风沙流及沙尘暴的力学理论建模与仿真研究，主要涉及沙粒散体与流场的非线性耦合作用、沙粒-床面的碰撞过程、风沙地貌时空演化的非线性动力过程、以及从沙粒微米尺度到风沙地貌10千米尺度的跨尺度等基础科学问题；在实验方面，实现颗粒-床面随机碰撞、风沙流内输沙率、风场分布、风沙电场的高精度可控实验和野外观测；开展沙尘暴遥感测量的基本模型研究与防沙治沙工程的力学机理研究，为揭示沙漠化过程的物理机制与风沙灾害的防治和监测提供基础研究手段和研究结果。研究成果在整体上达到国际先进水平。

(2)、针对西部地区滑坡与泥石流等主要地质灾害及冻土的融冻过程的相变与强度问题，从地质与力学基本原理出发，研究其发生发展的基本条件和规律，建立有效的监测体系和提供防治措施。如滑坡的稳定性模式与高速动力学过程的仿真、地下工程围岩稳定性分析与破坏动力过程、泥石流动力学过程的散体力学与多相流模拟、冻土冻融相变过程机理及地基强度理论等。在工程应用方面，开展各灾害发生的地质条件特性研究，建立灾害预测预报及灾害评估系统，针对工程建设项目提出防范地质灾害的有效工程措施。在实现防治和减少西部地区地质灾害对工程建设和人身安全影响这一国家目标的同时，在揭示这些地质灾害的发生与发展规律的科学目标上将获得实质性进展，以提升我国在地质灾害防治方面的科学研究水平与应用水平。研究成果在整体上达到国内先进水平，部分为国内领先水平。

(3)、针对西部国家重点文物开展材料、力学、地质、地理、化学、生物等多学科的联合研究，为文物保护和利用提供基本研究规范和有效工程对策。研究遗址文物保护所涉及的区域地质、构筑物工程地质条件、环境问题、建筑材料、工艺和技术等，瞄准世界前沿，重视学科交叉，集科研、技术开发与转化、服务咨询、信息、教育为一体，从宏观和微观上建立古遗址文物保护的模式，进而为古遗址文物保护的推广应用提供依据和指南。目前兰州大学文物保护中心是我国西部少有的文物古迹保护研究单位之一，其研究人员为本实验室在这一方向的主要骨干力量。通过多学科交叉的文物保护研究，在敦煌与古长城等在国际上具有影响的文物古迹保护方面建立有效的研究体系，成为国家文物保护事业的重要科研机构。研究成果在整体上达到国内先进水平，部分为国内领先水平。

(4)、通过建立复杂力学系统的高性能科学计算方法，实现对各自然灾害动力过程的定量仿真。拓展力学学科与地质工程的结合度，建成复杂力学系统研究与工程应用的中心，在保障揭示自然环境与重大灾害发生发展规律基础上，促进力学学科的科学研究水平与扩展其应用范围。

(5)、凝聚一支研究西部灾害与环境力学的高水平学术团队，通过高水平的科学研究来吸引和培养优秀人才，保持创新研究的活力。通过出色的管理，营造浓厚的学术氛围，造就多位学术造诣深厚、在国内外有一定影响力的学术带头人。

(6)、建立西部地区灾害与环境力学的重要研究平台和人才培养基地，成为国家防灾减灾工程与研究的中心之一。

2、科研队伍和人才培养

2.1 创新研究群体建设

西部地区地质环境极其复杂，其力学研究的深度还远不能满足实际应用的基本要求，这为地质体变形破坏过程研究提供了难得的机会。近10年来，在地质灾害和力学两学科开展了大量基础与工程应用研究，并通过国家973项目、863项目、国家自然科学基金项目、省部厅局委托项目、地方委托项目等的研究，两学科开展了一系列互补性的交叉融合研究和高层次人才培养，并与校内其它学科合作，初步形成了开展西部地质灾害和风沙环境力学的研究团队。

2006年度，本实验室研究人员积极申请国家973项目、863项目、国家自然科学基金项目，深入开展基础理论和基础应用研究。同时，承担大量的省部厅局委托项目和地方委托项目以及科技开发项目，大力开展工程应用研究。在沙漠化过程及其风沙环境力学、西部地质灾害防治及其力学机理、西部古遗址保护与加固的力学特性、复杂力学系统的定量研究及仿真等四个主要研究方向进行学科交叉融合，在加强这些自然灾害过程规律认识的力学定量研究的同时，不仅可以提升我国对自然灾害发生发展规律的科学研究水平，而且也可以推动力学和工程学科研究领域的拓展，以其学科优势来参与这些既有国家重大需求又有明确科学目标的重大课题研究。