2010年--海洋地质学外文翻译--在一细沙海滩上对破碎孤立波的动态模拟（第一部分：实验研究）（译文）

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1、中文 10700 字 出处： Yin L Y, Xiao H, Maddux T. Hydro- and morpho-dynamic modeling of breaking solitary waves over a fine sand beach. Part I: Experimental studyJ. Marine Geology, 2010, 269(3):107-118. 海洋地质学 在一细沙海滩上对破碎孤立波的动态模拟（第一部分：实验研究 ) 研究人员： Yin Lu Young、 Heng Xiao、 Timothy Maddux 三位教授 ,他们分别隶 属于以下工作机构：

2、1 Department of Naval Architecture and Marine Engineering, University of Michigan, Ann Arbor,MI 48109, United States 2 Department of Civil and Environmental Engineering, Princeton University, Princeton, NJ 08544, United States 3 O.H. Hinsdale Wave Research Laboratory, Oregon State University, Corval

3、lis,OR 97331, United States 关键词 ：海啸、孤立波、泥沙输移、移动基床、动态模拟、波浪 -泥沙相互作用 摘要 ：这项工作的目的有两个：（ 1 ）通过在一细沙海滩上对破碎孤立波的物理模拟来研究沿海地区内影响海啸侵蚀和沉积作用机制的原理；（ 2 ）提供实验数据来验证数值模型以预测海啸的侵蚀和沉积过程。该实验在长、宽、高分别为 48.8 米、 2.16 米、 2.1 米的风洞造波水 槽中进行。建造水槽的目的是用来观察附近的海岸线自由表面高程，跨岸速度，悬浮泥沙浓度，垂直和跨岸孔隙压力梯度，和形态变化。此外，沉积物和波浪的相互作用，通过水下摄像机观察。实验结果被系统的分析以

4、研究波浪破碎，孔爬高，波下跌，波浪作用下孔隙水压力变化等等对海啸侵蚀和沉积过程的作用。研究表明：暴跌于到达海岸线之前的一层薄薄的水上的波浪没有造成太大的沉积物悬浮，但是直接冲击海滩的水射流夹带大量的沙子。悬浮泥沙随后被水动力推高至斜坡，同时破碎波转化为一个湍流孔。小块净沉积区 在最大爬高点附近被观察到，该点流速和水深均接近零。在以厚水流形式出现的波下跌的过程中有相当数量的沉积物运输，这导致海滨坡面和海滩的净侵蚀。临近波下跌结束时在破碎区形成了一次水跃，造成大部分悬浮泥沙沉积在波浪破碎区。因此，在一倾斜适宜的细沙海滩的破碎孤立 波能导致海滨坡面和海滩的净侵蚀以及向海方向最大偏移点一小区域的净沉淀

5、和波浪破碎 区的净沉淀。 1 简介 众所周知，海啸在沿海地区可以推移大量沉积物和产生显著的形态学变化。由此产生的 冲刷破坏，可以破坏建筑物，道路，堤坝，地下管线以及其他沿海结构。因此，了解和预测 与海啸息息相关的地貌变化十分关键，以指导今后海岸线和沿海基础设施的规划，设计和开 发。同样重要的是要了解海啸侵蚀和沉积过程，以根据海啸沉积记录推断出过去海啸发生的 频率和强度。 本 文 的 目 标 是 ： （ 1 ） 通 过 在 一 适 宜 细 沙 海 滩 上 对 破 碎 孤 立 波 的 物 理 模 拟 建 模 来 研 究 沿 海 地 区 内 影 响 海 啸 侵 蚀 和 沉 积 作 用 机 制 的 原

6、 理 ； （ 2） 提 供 实 验 数 据 来 验 证 数 值 模 型 以 预 测 海 啸 的侵蚀和沉积过程。 1.1 海啸与由风带动的波浪之间的区别 海啸通常被定义为水下地震，海底滑坡，火山喷发，或由星球影响产生的长周期波。由 于其长周期，海啸在物理和理论研究中往往被模拟成孤立波。拥有高移动速度（高达 20 米 / 秒）、大流量深度（高达 30 米或以上）和波的长周期（数百至数千秒）的一次大海啸能够在 广阔的地区（达数公里的内陆）冲刷，悬浮和运输大量沉积物。在过去的 50 年里，大多数 以往与沉淀物运输和冲刷相关的研究集中在比较稳定以及正规的流域环境，比如河床和桥 墩。最近，研究也已开始扩展至受风生波影响的沿海地区的沉淀物运输和冲刷，其中冲刷过 程由于波浪和水流的相互作用以及斜动力学而变得更加复杂。相比 于海啸波，风生波通常具有较短的周期（数秒），较随意的波域和更长的持续时间（从几小 时到几天），它允许使用稳定状态或平衡的泥沙输运模型。这样平均时间 /周期的模型可能并 不适合海啸，因为海啸的特点是长周期的转化