2025年大学《防灾减灾科学与工程》专业题库- 海啸对沿海地区的影响

2025年大学《防灾减灾科学与工程》专业题库——海啸对沿海地区的影响考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、名词解释（每题3分，共15分）1.海啸成因2.涌高（Run-up）3.最大进距（Inundation）4.海水入侵5.海啸预警系统二、简答题（每题5分，共25分）1.简述海啸与普通潮汐波的主要区别。2.影响海啸波在近岸传播速度的主要因素有哪些？3.简述海啸可能引发哪些主要的次生灾害。4.防波堤在海啸防护中主要起到什么作用？其局限性体现在哪些方面？5.简述建立海啸预警系统的主要环节和目的。三、论述题（每题10分，共30分）1.详细分析海啸波在从深海进入浅海区域时，其波高、周期和速度会发生怎样的变化，并解释导致这些变化的主要物理机制。2.选择一个你熟悉的海岸类型（如沙质海岸、基岩海岸、三角洲海岸等），论述该类型海岸在遭受海啸冲击时，可能面临的主要危害及其原因。3.结合一个具体的海啸案例（如2004年印度洋海啸或2011年东日本大地震海啸），论述该海啸灾害中，工程性防护措施与非工程性防护措施（如预警、疏散）是如何共同作用以减轻灾害损失的。请具体说明各自发挥的作用。四、案例分析题（15分）假设某沿海城市位于一个三角洲平原，地势低平，海岸线曲折，分布有多条河流入海口，附近海域地质活动较为活跃，存在发生海啸的可能。请分析该城市在遭受海啸冲击时，可能面临哪些独特的风险和挑战？并提出相应的防灾减灾建议，说明理由。试卷答案一、名词解释1.海啸成因：指由海底地质构造活动（如地震、火山喷发、海底滑坡等）引起海水剧烈扰动，从而在广阔海域内产生的具有长波长、长周期的巨浪现象。**解析思路：*考察对海啸基本定义和成因来源的掌握。需明确海啸是由海底扰动而非气象原因引起，并点出其水波特性（长波、长周期）。2.涌高（Run-up）：指海啸波涌入海岸后，沿坡面爬升的最大高度，通常高于初始波面高度。**解析思路：*考察对海啸近岸现象“涌高”概念的理解。关键在于区分它是海啸浪面爬升的高度，通常远超近岸波高。3.最大进距（Inundation）：指海啸淹没水陆交界的区域，其中心点与海岸线的水平距离，是衡量淹没范围的一个指标。**解析思路：*考察对“最大进距”这一衡量淹没范围指标的定义掌握。需明确其是水平距离，反映的是水陆扩张的广度。4.海水入侵：指在海啸过后，高盐度的海水因动力作用或压力差侵入沿海地区的地下淡水资源含水层或地表低洼积水区，导致水质恶化。**解析思路：*考察对海啸次生环境灾害“海水入侵”的理解。需点出其原因是高盐海水，侵入的对象是淡水资源，后果是水质污染。5.海啸预警系统：指通过监测海啸相关前兆信息（如地震波、海面异常变化等），进行快速分析、判断和发布警报，以尽可能提前通知沿海居民采取避险行动的系统。**解析思路：*考察对海啸预警系统构成和功能的掌握。需包含监测、分析、判断、发布警报等环节，并强调其目的是提前预警避险。二、简答题1.简述海啸与普通潮汐波的主要区别。*答：海啸是由海底地质事件引发，具有长波长（数十至数百公里）、长周期（几分钟至一小时）、大能量、传播速度快的特点，波高在深海通常不大但近岸会急剧增大。普通潮汐波是由月球和太阳引力引起，波长较短（几十米）、周期为半天或一天、能量相对较小、传播速度慢。**解析思路：*考察对两种波浪在成因、波长、周期、能量、速度、波高（特别是近岸表现）上的核心区别的掌握。需从多个维度进行对比。2.影响海啸波在近岸传播速度的主要因素有哪些？*答：主要因素包括水深（速度随水深增加而显著增大）、海岸坡度（坡度陡则速度减慢快）、海底地形地貌（如海底地形复杂会阻碍和改变传播速度）、底质类型（不同底质摩擦阻力不同）。**解析思路：*考察对影响海啸近岸传播动力学因素的理解。水深是决定性因素，其次是海岸坡度和海底地形。3.简述海啸可能引发哪些主要的次生灾害。*答：主要的次生灾害包括海水入侵与污染、土壤液化、火灾（建筑物倒塌、断电、油气泄漏等引发）、瘟疫（水源污染、卫生设施破坏）、洪水次生地质灾害（滑坡、泥石流）、生态系统破坏、经济崩溃与社会秩序混乱、人口伤亡加剧等。**解析思路：*考察对海啸灾害链中次生灾害广度与类型的认识。要求列举多个不同类型的次生灾害，体现其影响的深远性。4.防波堤在海啸防护中主要起到什么作用？其局限性体现在哪些方面？*答：作用：在海啸冲击时，防波堤可以吸收部分波浪能量，削减波高，保护堤后海岸线、社区、基础设施免受直接淹没和冲刷破坏，提供一定的安全屏障。局限性：对于极高或异常巨大的海啸，防波堤可能被淹没或摧毁；建设成本高昂；可能改变局部海岸过程；对低洼地区防护效果有限；可能存在安全隐患（如顶部溢浪）。**解析思路：*考察对防波堤这一工程措施在海啸防护中的功能及其优缺点的全面理解。既要说明其积极作用，也要指出其明显的限制和潜在风险。5.简述建立海啸预警系统的主要环节和目的。*答：主要环节：地震监测与定位、海浪监测（深海浮标、近岸验潮仪）、信息传输、数据分析与模型计算、警报发布与传播、公众响应与疏散。目的：在海啸发生后或预测到可能发生海啸时，快速、准确地获取信息，分析评估风险，及时向潜在受影响区域发布警报，为公众争取宝贵的避险时间，最大限度减少人员伤亡和财产损失。**解析思路：*考察对海啸预警系统工作流程和核心目标的掌握。环节要覆盖从监测到发布的全过程，目的要强调其核心价值——提供预警时间以避险。三、论述题1.详细分析海啸波在从深海进入浅海区域时，其波高、周期和速度会发生怎样的变化，并解释导致这些变化的主要物理机制。*答：当海啸波从深海进入浅海区域时，其波高会显著增大（浅水效应），周期基本保持不变，速度会明显减小。*波高增大：主要物理机制是浅水效应。随着水深变浅，水波的传播速度减慢，波长随之缩短（根据关系式L=gT²/2π，周期T不变，水深h减小时，波长L减小）。在波能总量近似守恒的情况下（理想情况下），波高H与波长L近似成反比（E∝gH²L≈constant），因此波长缩短必然导致波高增大。到达海岸线附近时，由于能量在短时间内集中到更短的距离上，波高可能达到数米甚至数十米。*周期不变：海啸波的周期主要由引发它的海底扰动过程决定，一旦形成，在传播过程中周期相对稳定，不易受水深变化的影响。*速度减小：根据水波波速公式v=√(gh)，其中g为重力加速度，h为水深。当水深h减小时，波速v必然减小。海啸波在深海传播速度很快（可达500-800公里/小时），进入浅海后，速度会急剧下降至几十至一百多公里/小时。**解析思路：*考察对海啸浅水变形现象的深入理解。需要清晰解释波高、周期、速度各自的变化趋势，并重点阐述波高增大和速度减小的核心物理机制——浅水效应，涉及水波传播速度公式和能量守恒概念。2.选择一个你熟悉的海岸类型（如沙质海岸、基岩海岸、三角洲海岸等），论述该类型海岸在遭受海啸冲击时，可能面临的主要危害及其原因。*答：选择沙质海岸为例。沙质海岸通常坡度较缓，岸线平直或稍有曲折，由松散的沙粒堆积而成。遭受海啸冲击时，可能面临的主要危害及其原因如下：*广泛而深入的淹没：由于坡度缓，海啸波易于爬升，导致大面积区域被淹没，淹没范围可能很远。原因：缓坡降低了爬升的难度。*严重的海岸侵蚀与沉积：海啸水流具有巨大动能，会强烈侵蚀沙滩，导致岸线后退，甚至掏空后形成海蚀崖。同时，水流带来的泥沙也可能在背风侧或地形较低处大量沉积，改变海岸形态。原因：水流高速冲刷搬运能力和沉积作用。*建筑物大量损坏或被冲走：建立在沙滩或低洼处的建筑，特别是地基不稳或结构较轻的房屋，易被淹没、冲毁甚至整体冲走。原因：淹没深度大、水流速度快、沙质土壤承载力低。*基础设施瘫痪：道路、桥梁、港口码头等沿海基础设施若位于低洼地带，极易被破坏，导致交通中断，救援和物资运输困难。原因：淹没和冲刷破坏。*水源污染：海水大量涌入沿海地下水和地表水体，造成饮用水源和土壤污染，引发次生健康问题。原因：海水入侵。*生态破坏：沙丘植被被摧毁，海滩动物失去栖息地，海洋生态系统受到冲击。原因：物理冲击和海水污染。**解析思路：*考察将海啸影响知识与特定海岸类型相结合进行分析的能力。需要针对所选类型海岸的特点（如坡度、构成、地形），具体阐述可能遭遇的多种危害（淹没、侵蚀、建物损毁、基础设施破坏、污染、生态影响等），并解释危害产生的原因，体现分析的深度和逻辑性。3.结合一个具体的海啸案例（如2004年印度洋海啸或2011年东日本大地震海啸），论述该海啸灾害中，工程性防护措施与非工程性防护措施是如何共同作用以减轻灾害损失的。请具体说明各自发挥的作用。*答：以2011年东日本大地震海啸为例。该次海啸造成了巨大的破坏，但也展现了防灾减灾措施的作用。*工程性防护措施的作用：*防波堤与海塘：沿海部分地区已有的防波堤和海塘在一定程度上削减了海啸波高，保护了堤后区域，减少了直接淹没和冲刷。例如，神户港的防波堤有效减少了港口淹没。*港口防护：港口设施的加固和部分防护措施（如护岸）有助于减少海啸对港口结构的破坏，保障了部分航运功能的维持。*核电站防护：某些核电站设计了较高的防海啸墙，虽然在此次海啸中部分被淹没，但确实起到了一定延迟冲击、缓冲作用，为人员撤离争取了时间，尽管最终仍因超出设计预期而受损。*非工程性防护措施的作用：*预警系统：日本拥有世界领先的地震和海啸预警系统。地震发生后，预警信息迅速发布，使沿海居民在巨浪到达前获得了宝贵的十几分钟到几十分钟撤离时间，极大地减少了人员伤亡。这是此次灾害中最为关键的措施之一。*疏散计划与演练：日本制定了详细的社区疏散计划，设有明确的避难场所，并定期进行疏散演练，提高了居民的自救互救能力和应急反应速度。许多居民能迅速、有序地撤离到高地。*公众教育：长期的防灾教育和宣传使公众对海啸风险有较高认知，懂得基本的避险知识（如向高处跑）。*土地利用规划：部分地区限制在低洼易灾区建设，虽然执行程度不一，但起到了一定的预防作用。*共同作用：工程措施提供了物理屏障，能在一定程度上减轻海啸的直接冲击力，保护生命线和关键设施。而非工程措施则通过信息传递、行为引导、应急响应等方式