Сейсмические морские волны. Цунами - Мурти Т.С.
Скачать (прямая ссылка):
Лабораторная установка (рис. 4.23 а) состояла из мелководного бассейна 15 м длиной и 12 м шириной. Для быстрого затухания волн между экспериментами по бокам устройство имело пляж с уклоном 1 :8. Бассейн представлял большой район северной части Тихого океана, а сама модель воспроизводила
239
Рис. 4.21.
а — сдвиг фазы для волн на модели (/) и волн (2) от алеутского цунами 1946 г., переведенного во временной масштаб модели; б — сдвиг фазы волн на модели (/) и волн (2) от чилийского цунами 1960 г., переведенного во временной масштаб модели [34].
о. Уэйк в масштабе 1:57 500. Глубина 9,4 см соответствовала реальной глубине 5,2 км. В качестве волнопродуктора использовался вертикальный плунжер, и путем регулирования его амплитуды и скорости создавались плоские волны с заданной частотой и амплитудой.
Модель о. Уэйк соответствовала участку с радиусом около 60 км, включающему сам о. Уэйк и две подводные вершины около острова. Для непрерывного измерения волн использовалось три датчика: два — на фиксированных расстояниях 1,5 и 2,5 м от генератора на осевой линии, соединяющей островную
-J-1-1_j
300 0 60 WO ?9
Рис. 4.22. Зависимость нормированного первого гребня модели и нормированной третьей высоты волны на модели от нормированного максимального нагона в натуре [34] (6 = 354°, алеутские цунами).
1 — модель (третья волна), 2 — модель (первая волна), 3 — натура (максимальная волна).
модель с волнопродуктором, а третий датчик был смонтирован на стойке, которую можно было перемещать, как показано на рис. 4.23 б, в любую из девяти позиций вокруг острова.
Волны генерировались и волнопродуктор работал до тех пор, пока волны не доходили до дальнего бассейна и не отражались там. Затем волнопродуктор останавливался и настраивался на следующий эксперимент. Интервал в 5—10 минут был достаточен для затухания волн прежде, чем плунжер приводился в действие для новой серии.
Относительно моделирования различных направлений подхода цунами, Ван Дорн указывает [655, с. 339]: «Когда были получены записи при всех девяти позициях датчика вокруг острова, весь остров поворачивался внутри бассейна таким образом, что новое направление подхода волн было равно 120° (моделировались волны со стороны Чили); в этом новом положении датчиком в позиции 2 были выполнены записи для 11 различных частот падающих плоских волн (позиция 2 соответствует действительному положению регистратора цунами, установленного на о. Уэйк в 1960 г.). Наконец остров опять поворачивался так, чтобы направление подхода волн составляло 320°
16 Заказ № 5
241
Рис. 4.23.
а — экспериментальный бассейн. 1 — модель, 2 — линия берега, 3 — пляж с уклоном 1:8, 4 — генератор, 5 — колеблющаяся пластинка, 6 — мотор с переменной скоростью, — датчики; б — о. Уэйк. 1 — на-
правление цунами, 2 — изобата 200 м, 3 — край рифа, 4 — регистраторы цунами, 5 — модельные измерения [655].
(со стороны Японии) и повторялась серия экспериментов для тех же частот».
Особое внимание уделялось определению амплитуд волн по полученной осциллограмме; при этом в качестве репрезентативного участка записи при устойчивых условиях принимался участок с более или менее одинаковой амплитудой между моментами прихода первой прямой и первой отраженной волны. Ван Дорн отмечает, что хотя в принципе дифракция может значительно влиять на запись волн, в данном случае это практически не представляет серьезной проблемы. В записи волн на трех станциях были введены поправки за счет диссипации на границе. Эти поправки не были одинаковыми для всех экспериментов, изменяясь в зависимости от частоты волн, пройденного ими расстояния, глубины воды и вязкости. Для волн с наивысшей частотой, использованной в экспериментах, поправка достигала 7б ординаты кривой записи.
Пусть т] и T]0 — амплитуда волны у острова и среднее из удаленных амплитуд соответственно, т' — наименьшее время, необходимое для движения длинной волны вокруг острова по і-й изобате, глубина которой hu а длина по замкнутому контуру Си Ван Дорн определил частоту о/, соответствующую наименьшему времени т', с помощью выражения ю/=2я/т/= {"^~^~") min> пРичем минимизация может быть достигнута методом итераций. Если С//2я интерпретировать как эффективный радиус а' острова в натуре, то -^r=ka', где k — волновое число падающей волны.
Затем Ван Дорн привел аналогию с рассеиванием звуковых волн цилиндром и отметил, что параметр kaf аналогичен индексу перехода от слабого попутного рассеивания при ka'< 1 к сильному встречному рассеиванию, приводящему к затенению тыльной стороны при ka!>\.
Один из важных результатов заключается в том, что при о>/(о'<1 в записи на о. Уэйк не чувствуется зависимости от направления подхода волн и нет почти никакого усиления цунами. С другой стороны, при (u/g/>1 это значительное усиление происходит на стороне, обращенной к падающим волнам, в то время как на закрытой стороне наблюдается «теневой» эффект.
8[—т
Рис. 4.24. Амплитудные характеристики как функции относительной частоты о/о/ и прототипа периода т мин на станции 2 о. Уэйк.
