基于数值模拟的我国地震海啸危险性分析研究

发布时间：2020-05-07 20:14

【摘要】： 经济快速发展的中国沿海地区,可能面临着潜在海啸袭击的危险,我国的渤海、黄海发生近场海啸的可能性很小,但东海和南海却具备海啸产生的条件,历史上这两个区域也产生过海啸。因此构建我国海啸防灾减灾体系迫在眉睫,海啸的数值模拟研究、预警系统建立、沿海地区危险性分析工作必须尽快开展。美国、日本等国家已经开发了实用的海啸数值模式、建立了完善的海啸防灾减灾机制,对海啸危险性分析方法的研究也做了很多的工作,而我国目前在这些方面尚处于起步阶段。本文总结了全球海啸灾害及世界海啸分布,基于地理信息系统,给出了世界历史海啸分布图,分析了我国的历史海啸地震;通过对国内外海啸数值模拟方法的分析,确定了以有限差分法为本文数值模拟的方法;探讨了3中不同的初始位移场确定方法,开发了模拟海啸初始位移场的计算程序,并选用1960年智利海啸作为算例,用Coulomb软件验证所开发程序计算的准确性,判断其能否作为海啸初始垂直位移的计算工具。对越洋海啸,在同Boussinesq方程进行比较之后,选用线性浅水方程作为越洋海啸传播的控制方程,并基于有限差分法,运用Fortran语言开发越洋海啸的数值传播模式,选取1960年智利海啸和2004年苏门答腊海啸作为算例验证所开发模式的准确性。对近场海啸,采用有限差分法解近场海啸的控制方程—非线性浅水方程,运用Fortran语言开发近场海啸的数值传播模式,选取2006年12月26日发生在台湾南部海域的海啸作为算例验证所开发模式的准确性。并且采用此模式对琉球群岛附近海域的假想海啸进行数值模拟,分析它对中国东部沿海地区产生的影响。阐述我国进行海啸危险性分析工作的必要性和紧迫性,采用确定性分析方法,从沿岸海底坡度、爬坡时海岸线形状的角度,评估了我国沿海地区的地震海啸危险性程度,并借鉴我国成熟的地震危险性分析方法,给出概率性海啸危险性分析的定义及开展此工作的思路、方法。基于历史爬高记录,给出了我国珠江三角洲地区的海啸爬高超越概率和历史重现期。本文较全面地对海啸灾害进行了研究,开发的越洋及近场海啸数值传播模式、确定我国地震海啸危险性分析工作为构建我国海啸防灾减灾体系和进行海啸更深层次的研究提供了技术支持;为沿海地区进行海洋资源合理利用与开发、环境保护与治理、重大工程设施的布局与发展规划等提供了重要理论参考。
【图文】：

海啸,防灾减灾

- 2 -其它海啸研究工作的基础，图1-1是海啸防灾减灾的研究流程，从中也可以看出数值模拟的重要性，是整个流程中的关键环节。图1-1 海啸防灾减灾研究流程本文的意义在于所开发的越洋及近场海啸数值模式能为海啸预警、海啸危险性分析、海啸区划等进一步的研究工作提供技术支持；另外本文所进行的我国地震海啸危险性分析工作可以为建立地震海啸预报、报警系统提供技术支持，还可以与工程海啸设防结合，提出未来一定时期内，不同地点的地震海啸危险性程度，，给出工程海啸设防标准，同时也为海洋资源合理利用与开发、环境保护与治理、重大工程设施的布局与发展规划、国家建设提供依据。总之，本文所做的海啸研究工作将为实现沿海地区海啸防灾减灾目标，对海啸可能成灾的危险海岸的城市规划和改造，保障沿海经济持续发展，具有重要的现实意义。1.2 海啸相关常识1.2.1 海啸定义海啸是发生并移行于海洋中的一系列具有超长波长的巨波

示意图,地震海啸,海啸,示意图

海啸发生的直接原因是大规模的水体扰动，引起大规模水体扰动的原因主要有：图1-2 地震海啸形成示意图1、大规模的海底滑坡扰动水体引起海啸。这类海啸虽然可能在局部区域形成浪高很大的海啸，但其影响区域一般不大。1998年太平洋岛国巴布亚新几内亚北部海岸遭到海底滑坡引发的海啸侵袭，海啸范围不大，但造成约3000人死亡。2、海底大规模火山喷发和海底火山口塌陷扰动水体，引发海啸。如
【学位授予单位】：中国地震局工程力学研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：P731.25

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