Сейсмические морские волны. Цунами - Мурти Т.С.
Скачать (прямая ссылка):
Волны, образованные при начальном возвышении, были названы «верхними», а волны при начальной впадине — «нижними». Время пробега от истока до вершины было в 1,25 раз дольше для нижних волн, чем для верхних. Если вертикальный и горизонтальный масштаб этих волн по отношению к натуре обозначить соответственно DhLh если T — временной масштаб эксперимента по отношению к натуре, то T = Lj^D. При L = 1/1500 и D = 1/125 получаем T = 1/134. По сравнению с натурой эксперимент протекает в 134 раза быстрее.
Эксперименты показали, что во внутренней части залива высота волны увеличивается с нарастающей скоростью и может превышать высоту у входа в четыре раза. Прогрессивная волна, вошедшая в залив, постепенно трансформируется в стоячую. Другой интересный результат этих экспериментов заключается в том, что в результате строительства волнолома после цунами
236
1933 г. высоты волн в гавани уменьшились, а у входа в р. Хати-ман немного возросли.
Эксперименты с моделью оз. Хебген. Вигель и Камотим [695] моделировали колебания оз. Хебген (штат Монтана), вызванные землетрясением 17/VI11 1959 г. После землетрясения дно озера у дамбы Хебген опустилось на 3 м и возникли колебания с периодом примерно 17 мин, продолжавшиеся в течение 12 ч.
Горизонтальные и вертикальные масштабы модели были соответственно 1 :8000 и 1 :3500. Внезапное опускание дна в районе дамбы моделировало на модели эффект землетрясения. Уровень воды непрерывно измерялся при помощи регистраторов. Средняя волновая скорость движения частиц воды в экспериментах примерно равнялась
иср = 4 с* 0,03 м/с, (4.196)
где H — полный размах колебания уровня; d — средняя глубина воды. Соответствующее число Рейнольдса будет:
^CO (4^)
Re = ^ « 756. (4.197)
Поскольку число Рейнольдса слишком мало, влияние вязкости в модели по сравнению с натурой велико, и авторы частично объяснили расхождение между модельными и натурными результатами этим фактом.
Эксперименты по моделированию цунами вокруг о. Оаху (Гавайские острова). Адаме и Джордан [34] исследовали на моделях затопление берега при цунами на побережье о. Оаху. Цунами, возникающие по периметру Тихого океана, могут подойти к Гавайским островам практически с любой стороны (рис. 4.19). Было выполнено два модельных исследования. В первом изучалась рефракция цунами группой в 8 крупных Гавайских островов. Эта модель была выполнена в масштабе 1 :247 500.
Для детального изучения о. Оаху была построена другая модель с горизонтальными и вертикальными масштабами соответственно 1 :20 000 и 1 :2000. Для моделирования подхода цунами к о. Оаху с любой стороны модель вращалась и становилась под желаемым углом к волнопродуктору. Для задания параметров цунами на глубокой воде (рис. 4.20) использовались данные самописцев уровня моря на о. Джонстон, расположенном к западу-юго-западу от о. Оаху. Это допущение вероятно удовлетворительно, так как о. Джонстон представляет атолл с чрезвычайно малым диаметром по сравнению с длиной цунами. Авторы приписали сходство формы первого гребня при трех различных цунами, показанных на рис. 4.20, местным эффектам.
Записи самописцев уровня моря на о. Джонстон позволили Адамсу и Джордаану подобрать несколько волн равного периода
237
и амплитуды, чтобы воспроизвести цунами, приближающиеся к о. Оаху. Периоды 18,8; 23,5 и 28,2 мин, полученные в результате моделирования, приходятся на нижний участок наблюдаемого диапазона 20—60 мин для Гавайских островов. В этих экспериментах моделировались цунами при следующих землетрясениях: алеутском 1946 г., камчатском 1952 г. и чилийском 1960 г.
Рис. 4.19. Схема Гавайских островов и направления больших исторических цунами на о. Оаху [34].
/ — алеутское цунами 1946 г.; // — камчатское цунами 1952 г.; /// — чилийское цунами 1960 г.
На рис. 4.21 показан сдвиг фазы в модельных экспериментах по сравнению с цунами 1946 и 1960 гг., а на рис. 4.22 показано сопоставление нормированных высот первой и третьей волн на модели с нормированным максимальным заливанием в натуре. На этих диаграммах ?—угол между направлением подхода цунами и севером (азимут направления подхода).
Авторы пришли к выводу, что экспериментальные результаты не настолько хорошо согласуются с натурой, чтобы давать количественный прогноз затопления при цунами. Они приписали это расхождение частично резонансу, обусловленному стенками модельного бассейна, и тому, что топографические эффекты типа рифов не были учтены в модели.
23 8
Эксперименты по моделированию характеристик цунами на о. Уэйк. Ван Дорн [655] выполнил модельное исследование характеристик цунами на о. Уэйк. В связи с отсутствием надежного теоретического метода прогноза эффектов рефракции вокруг островов, а также из-за того, что о. Уэйк обладает уни-
м
Примерное бремя
Рис. 4.20. Записи цунами на о. Джонстон, расположенном к западо-юго-западу от Гавайских островов [34].
а — камчатское землетрясение 4—5/XI 1952 г.; б — чилийское землетрясение 23—24/V 1960 г.; в — аляскинское землетрясение 28—29/ІІІ 1964 г.
кальной геометрией и является станцией постоянного наблюдения, Ван Дорн пришел к выводу, что для надежной интерпретации записей фактических цунами требуется достаточно крупномасштабная лабораторная модель, откалиброванная для известных направлений прихода цунами.
