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本文先介绍世界海啸的总体研究情况和中国周边海域地震强活动性区域的地球物理特征,之后对前人在海啸解析理论、数值模拟、灾害现场调查和室内实验等方面的工作进行分章节回顾。以浅水波理论为基础,通过傅氏和拉氏变换调和分析给出海啸解析解的分析过程和几个算例的计算结果。在数值解方面,充分利用有限元理论以及国外显式动力学程序Dyna给出不同触发算法和触发类型的海啸近场分析结果。其中流固界面处理方法包括界面共节点算法、接触算法和惩罚式流固耦合算法。对水采用牛顿犁可压缩流体模型,使用两种本构方程--线性多项式状态方程和Gruneisen状态方程,以及四种描述方法--Lagrange,Euler,ALE,SPH来分析不同模犁得山的结果。对海啸的触发源,分别设定了天体激发,滑坡体触发和海底有限区域抬起和凹陷的模式。解析结果和数值模拟结果都能反映出海啸触发过程的基本特征。同时Dyna程序还将Navier-Stokes方程中的能量方程联合计算,从而对传统的海啸研究方法提供了新角度。
本文另一个工作成果,就是突破传统海啸研究以N-S方程的微分形式为理论基础的框架,溯上分析流体力学的基本假设条件和N-S方程的积分形式,充分利用射流基本理论,通过相对速度法构建控制体模型,从而得出流固界面扰动过稃中,固体域传递给流体域的动能和势能比值解析关系(该结果对Kajiura,K(1970)和Steven N.Ward(2003)的工作给出了更清晰的非齐次波动方程问题能量场剥离思路),得到比浅水波理论下的传递函数更直接的现实意义,表明海洋地震引起的海啸初期近场形态和该地震引起海底静态位移有近似等同的关系,其误差不超过1%。然后通过理论地震图程序EDGRN/EDCMP计算分析地震参数--位错量,断层长度,宽度,断层深度,倾角,滑动角在近场位移中产生的影响,从而同答了不同类型地震引发海海啸的可能性程度。最后通过COMCOT程序模拟八重山附近一次拟地震海啸早期传播过程的地形效应和利用11个参数的乘法法则分析在中国东部海域东经126度以两,海啸观测点施放位置优选问题。