台阶型海脊俘获波的实验研究

发布时间：2021-04-13 09:06

　　基于物理模型实验研究瞬态冲击波在台阶地形上传播过程,揭示由于反射而在海脊上出现的波浪俘获现象。结果表明:在瞬态波产生区域附近,海脊上所测到的先导波即为最大波,其由泄漏至海脊外的深水波绕射至海脊所致。随着传播距离的增加,由于频散效应的影响,先导波逐渐减小,沿台阶近似直线传播的海脊俘获波和在台阶上曲折传播的海脊俘获波逐渐显现。在距离波浪产生较远区域所测的最大波晚于先导波出现,且这些由俘获波所叠加而成的最大波随着传播距离的增加而呈现出更加复杂的波面过程。 

【文章来源】：海洋预报. 2020,37(02)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

实验地形与造波装置

图1 实验地形与造波装置由前文分析可知，由水箱产生的冲击波有部分能量泄漏至海脊外的深水区，由于波浪的绕射作用这些波浪又进一步辐射至海脊。由于波浪在水深较大的区域传播速度较快，这些波浪成份通常对应于波高仪所测的前几个波列过程。采用线性波理论计算其在海脊外的深水区传播速度，并由之估算处其到达各测点的时间（见图3橙色线）。各测点中的第一个波到达时刻与理论几乎一致，表明海脊上不同位置处的前几个大波均为由外海深水绕射而至。

由水箱在重力作用下产生的冲击波部分能量泄漏至海脊外，且传播速度较快首先到达海脊边缘并进一步传播至海脊上形成俘获波。以24 m处截面为例，深水区的波绕射至台阶上时最先由位于台阶边缘处波高仪D5测得（见图5a所示）。台阶左右两侧的绕射波继续向中间传播，在D1测得近似为D5处两倍的波动（见图5b所示）。左右侧的绕射波继续分别向右侧和左侧传播，当其到达台阶边缘处时，一部分波泄漏至海脊外另一部分波则在此被反射回来（见图5c所示）。图6为24 m处截面5个波高仪所测得波面过程。在13 s时，深水区的第一个绕射波首先到达D5，其对应的波高约为0.34 cm。其继续向台阶中间传播，并在台阶中间位置D1处与另外一侧传播而至的波浪汇合，导致此处的波高为0.67 cm、约是D5测得结果的两倍。这些波浪继续传播，导致另一侧的绕射波约在17 s左右时到达D5，此时波高为0.32 cm，与第一个波的波高基本一致。此后部分波浪被反射至台阶上继续传播。23 s和29 s左右时第二个和三个深水区的绕射波相继到达台阶，其传播过程和第一个绕射波基本一致，在每一个深水区绕射波到达台阶之后，都会有部分的波浪被台阶地形所俘获。

【参考文献】：
期刊论文
[1]双曲余弦海脊上海啸俘获波的解析与数值研究[J]. 王岗,胡见,王培涛,张振伟.  海洋学报. 2018(05)
[2]越洋海啸的数值模拟及其对我国的影响分析[J]. 王培涛,于福江,赵联大,刘秋兴.  海洋学报(中文版). 2012(02)



本文编号：3135015