ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Лабораторные эксперименты из "Сейсмические морские волны цунами " Исозаки и Уноки [278] при помощи двумерной численной модели исследовали влияние цунами на Токийский залив. На рис. 4.14 показано удовлетворительное согласие наблюденных и вычисленных колебаний уровня. [c.217] Некрасов [488] теоретически исследовал трансформацию цунами на континентальном шельфе, в частности сильное отражение, происходящее на континентальном склоне и от береговой линии. Когда цуг волн с уменьшающимися амплитудами подходит к берегу, из-за указанных отражений на записи этих волн наибольшей не обязательно будет первая. Наибольшим может оказаться второй, третий или даже более поздний подъем уровня на данных самописца уровня моря. Таким образом, запись не отражает первоначальную последовательность волн, и искажение, среди многих причин, зависит от характеристик континентального шельфа. [c.218] Вышеприведенные уравнения интегрировались по времени для несмещенной сетки при этом использовался так называемый метод сегментов , разработанный Генри [225]. Принцип этого метода может быть описан следующим образом [225] Предлагается метод, который облегчает численное и численноаналоговое (смешанное) моделирование приливных движений в прибрежном заливе или в речной системе, в которых имеется множество разветвлений, слияний, островов и т. д. Залив разделяется на частично перекрывающие друг друга сегменты, и приливное движение рассчитывается для каждого сегмента отдельно в пределах промежутка времени, достаточно малого для того, чтобы ошибки из-за пренебрежения соседними сегментами были ограничены районами перекрытия. В конце каждого указанного промежутка времени приливное движение для всей системы находится путем отбрасывания частей решения, относящихся к районам перекрытия различных сегментов и соединения оставшихся частей. [c.218] Наблюдений для проверки этой модели не имелось. Однако на случай будущего цунами сделаны рекомендации (рис. 4.15 б) по расстановке регистраторов колебаний уровня (т]-станций) и измерителей течений (Р-станций). [c.220] Хейтнер и Хуснер [224] для разработки численной модели расчета заливания берега при цунами использовали метод конечных элементов. В модели используется понятие так называемого направленного потока , который характеризуется постоянством горизонтального компонента скорости по глубине, в то время как при определении кинетической энергии учитывается и вертикальный компонент. Учет кинетической энергии в указанной форме допускает возможность возникновения волн типа уединенных, что позволяет дать лучшее описание процесса разрушения, чем при использовании нелинейных теорий длинных волн, предсказывающих разрушение на более ранней стадии. Введение искусственной скорости позволяет также рассмотреть образование гидравлического удара или бора. [c.220] Рейд и Вастано [551] разработали островную координатную систему и использовали эту систему для расчета цунами на о. Уэйк. Их численные расчеты удовлетворительно согласуются с лабораторными экспериментами Ван Дорна [655 . [c.220] Черта означает осреднение по всему диапазону р для заданного значения р. [c.222] Граничные условия (4.164) и (4.165) использовались для численного интегрирования уравнения (4.163). Результаты расчетов по численной модели хорошо согласуются с лабораторными экспериментами Ван Дорна [665]. [c.222] Залив Сан-Педро расположен на побережье Калифорнии, примерно на 33°45 с. ш. Уилсон [704] моделировал континентальный шельф зал. Сан-Педро при помощи секторов конуса с одинаковыми градиентами уклона, начиная с нулевой глубины на вершине конуса и кончая максимальной глубиной на шельфе. Были разработаны две подробные модели. В модели а в качестве берега рассмотрена прямая жесткая граница типа стенки с секторным углом, равным 135°. В модели б грубо аппроксимируется неровная граница и секторный угол, принятый равным 105° (рис. 4.16). [c.222] Кокс [122] и Адамс [28] составили карты возможных затоплений берега при цунами на Гавайских островах, а Адамс (1969) описал методику составления этих карт. Мы изложим некоторые детали этой важной работы, так как рассматриваемые в ней вопросы имеют практическое значение. [c.223] Коэффициенты для алгоритма прогноза цунами были определены Адамсом [29, с. 18] ... мы начинаем с исторических данных о заливании берегов и переходим к рассмотрению источника, используя теорию для оценки соответствующих функциональных соотношений. Можно сказать, что данные о заливании при каждом цунами обнаруживают общую закономерность заливание грубо может быть представлено косинусоидой, центрированной по азимуту землетрясения и обходящей остров против часовой стрелки. Отношение наблюденной высоты заливания к местной ординате принятой косинусоиды названо локальным фактором усиления. Ордината косинусоиды на азимуте данной станции считается прибрежной амплитудой, не искаженной локальным усилением. Таким образом, все множество данных наблюдений для конкретного цунами на конкретном острове сводится к одному числу — эквивалентной величине подъема уровня , характеризуемой амплитудным значением принятой косинусоиды. Эта эквивалентная величина затем экстраполируется на глубоководную зону с учетом теоретических соотношений, связывающих изменение амплитуды волны с окружающим остров уклоном дна, а также с отношением радиуса линии уреза острова к радиусу его подводного основания (включающего шельф и склон). Найденное значение с помощью расчета, учитывающего геометрическое расхождение волновых лучей и дисперсию, отодвигается еще дальше — на каноническое расстояние, равное 100,6 км, и величина, полученная на этом этапе, называется канонической . После этого для каждого цунами из канонических величин для разных островов определяется средняя, а если удается, вычисляют и стандартное отклонение. Найденную среднюю величину и принимают за канонический цунами-индекс . Термин индекс употреблен потому, что принятая величина может быть и не равна максимальной амплитуде волны, но связана с высотой заливания берега . [c.224] Таким образом, по схеме Адамса можно оценить заливание в любой точке побережья Гавайских островов при условии, что магнитуда землетрясения, глубина фокуса, положение эпицентра и глубина воды в эпицентре известны. [c.224] Хванг и Дивоки [255] разработали численные модели для вычисления реакции гавани Хило на цунами при чилийском 1960 г. и аляскинском 1964 г. землетрясениях. На рис. 4.17 сравниваются рассчитанные и наблюденные колебания уровня воды в Хило при аляскинском цунами. [c.224] Гарсиа и Хьюстон [172] разработали методику прогноза максимальных заливаний (для цунами от удаленных очагов) в прибрежных районах Южной Калифорнии с интервалами 100— 500 лет. При этом могут определяться опасные зоны затопления. Для анализа они использовали два самых больших цунами, зарегистрированных в Южной Калифорнии — при землетрясениях 1960 г. в Чили и 1964 г. на Аляске. [c.225] Для целей моделирования Гарсиа и Хьюстон выбрали гипотетическую форму смещения в виде эллипса с параболическим гребнем (выгнутым вверх), параллельным основной оси. Возникновение волны цунами и ее распространение к краю континентального шельфа Южной Калифорнии воспроизведено с помощью конечно-разностной модели. Для континентального шельфа конечно-разностная сетка была слишком грубой, поэтому здесь был использован аналитический метод. В этом методе, в соответствии с результатами Ламба [5] для приливов в каналах, решение находится в форме стоячей волны. [c.226] Это соотношение использовано для определения амплитуды волн у берега. [c.227] В табл. 4.7 сравниваются наблюденные (при аляскинском цунами в 1964 г.) и вычисленные амплитуды волн в пяти пунктах Калифорнии. [c.227] Для цунами с длинными периодами Гарсиа и Хьюстон (1976) определили заливание равным волновой амплитуде у берега. Для определения заливания в заливе, где существенен резонанс, в зависимости от того, что больше, использовалась амплитуда первой волны или амплитуда волны, измененной за счет резонанса. [c.227] Вернуться к основной статье