【摘要】：海嘯是一種具有突發(fā)性、破壞力極強的海洋災害，一般是由海底地震、滑坡或海底火山噴發(fā)等劇烈的海底運動所引發(fā)，當海嘯傳播至近岸時，由于水深變淺其波高急劇增加，蘊含巨大能量的海嘯波爬上海灘，與陸地作用并造成巨大的破壞。本文利用物理模型實驗的方法研究了海嘯波在傳播與爬高階段的水動力特性，為了解海嘯波對海岸結構物的作用機理，以及海嘯的防災減災工程提供科學依據(jù)。 水槽造波實驗采用考慮造波區(qū)波動非穩(wěn)態(tài)特性的造波方法，以及孤立波和N波理論解，在水槽中實現(xiàn)了模擬海嘯的孤立波、雙孤立波和N波三種波形的傳播和爬高實驗。在模擬海嘯波傳播與爬高的實驗中，首先進行的是孤立波驗證實驗。以傳統(tǒng)的一階孤立波解和三階孤立波解為目標波形，比較了傳統(tǒng)的基于永形波假定的Goring造波方法與考慮造波區(qū)波動非穩(wěn)態(tài)特性的改進Goring造波方法的造波效果，實驗表明在較大的相對波高范圍內(nèi)，從孤立波的初始波高、波高沿程衰減程度和波形傳播速度方面來看，考慮造波區(qū)波動非穩(wěn)態(tài)特性的造波方法具有明顯的優(yōu)勢。隨后使用改進的Goring造波方法和三階孤立波解造出的孤立波完成爬高實驗，在較大的相對波高和斜坡坡度范圍內(nèi)得到了單孤立波的爬高最大值與斜坡爬高的移動岸線時間序列。通過與現(xiàn)有的孤立波爬高漸近解的比較，驗證了本文實驗中所使用的物理模型實驗方法的準確性。 海嘯觀測結果顯示，在一定條件下，海嘯波在近海傳播過程中有可能會演化成若干個孤立波組成的波列。為了弄清多個孤立波組成的波列對海岸結構物的作用機理，在波浪水槽中進行了雙孤立波的斜坡爬高實驗。通過控制推板式造波機的運動，有效地實現(xiàn)了不同波峰間距雙孤立波的造波方法，率先完成了不同相對波高、相對波峰間距的雙孤立波爬高系列實驗，獲得了雙孤立波平底傳播及斜坡爬高過程的波面時間序列及爬高過程移動岸線的時間序列。實驗結果表明，對兩個等波高的雙孤立波而言，當相對波峰間距減小至某臨界值時，跟隨在后孤立波的爬高放大系數(shù)將小于先導孤立波的爬高放大系數(shù)；當先導孤立波的波高大于跟隨孤立波的波高時，先導孤立波將更加顯著地抑制跟隨孤立波的爬高過程，，使得后者的最高爬放大系數(shù)顯著減�。蝗粼谂栏咔皟蓚�波已明顯重疊，即呈雙峰瞬態(tài)波形，爬高放大系數(shù)不會大于具有相同波高的單孤立波的爬高放大系數(shù)。 另外，還實現(xiàn)了等振幅N波的造波，包括波谷在前的N波和波峰在前的N波。水槽實驗造出的N波具有瞬態(tài)波的性質(zhì)，在對N波平底傳播的波高變化過程進行分析后，發(fā)現(xiàn)相對波高越大時波高衰減程度越大，色散效應更顯著。N波的爬高實驗表明，對直墻反射而言兩種N波的爬高放大系數(shù)與孤立波相同；隨著斜坡坡度變緩，波谷在前的N波爬高放大系數(shù)大于波峰在前的N波。
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2013
【分類號】：P731.25;TV139.25

【共引文獻】

相關期刊論文 前2條

1 蔡永恩;趙志棟;;利用流-固耦合模型模擬地震和海嘯全過程[J];地震學報;2008年06期

2 蔡永恩;趙志棟;;Modeling the dynamic process of tsunami earthquake by liquid-solid coupling model[J];Acta Seismologica Sinica(English Edition);2008年06期

相關博士學位論文 前1條

1 趙曦;海嘯波生成、傳播與爬高的數(shù)值模擬[D];上海交通大學;2011年

本文編號：2640168