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秦皇岛海域洪季水动力及污染物扩散数值模拟

同济大学学报（自然科学版） 2015年第9期43卷 1355-1360,1366页

作者：匡翠萍胡成飞冒小丹顾杰同济大学土木工程学院上海200092 上海海洋大学海洋科学学院上海201306

基于实测资料验证的秦皇岛近岸海域二维水动力和污染物扩散模型,研究了秦皇岛近岸海域洪季大潮水文条件下的水动力和污染物扩散分布特征,并在此基础上分析了风对秦皇岛近岸海域水动力和污染物扩散的影响.研究发现,秦皇岛近岸海域落潮流... 详细信息

基于实测资料验证的秦皇岛近岸海域二维水动力和污染物扩散模型,研究了秦皇岛近岸海域洪季大潮水文条件下的水动力和污染物扩散分布特征,并在此基础上分析了风对秦皇岛近岸海域水动力和污染物扩散的影响.研究发现,秦皇岛近岸海域落潮流为东北(NE)向,涨潮流为西南(SW)向.在渤海夏季风作用下,秦皇岛近岸海域整体水位略有降低;落憩时刻,石河口以北海域流速降低,石河口以南海域流速增加;涨憩时刻,石河口以北海域流速略有增加,戴河口至滦河口间海域流速降低.化学需氧量(COD)扩散方向与涨落潮方向一致,涨落憩时刻,COD浓度均在滦河口以南海域降低,洋河口以北海域增加.

关键词：秦皇岛水动力污染物扩散夏季风数值模拟

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海坛湾龙凤头海滩养护工程方案

同济大学学报（自然科学版） 2015年第5期43卷 714-721页

作者：匡翠萍单云驰顾杰刘建辉同济大学土木工程学院上海200092 上海海洋大学海洋科学学院上海201306 国家海洋局第三海洋研究所福建厦门361005 国家海洋局海岛研究中心福建平潭350400

福建海坛湾龙凤头海滩宽阔,沙粒细小.20世纪末,由于人工海堤等的修建,导致海滩侵蚀严重,干滩宽度迅速缩小.如何保护沙滩,防止进一步退化变得尤为重要.为解决海滩侵蚀问题,2011年开展了海坛湾沙滩养护一期试验工程,滩肩补沙后海滩侵蚀仍... 详细信息

福建海坛湾龙凤头海滩宽阔,沙粒细小.20世纪末,由于人工海堤等的修建,导致海滩侵蚀严重,干滩宽度迅速缩小.如何保护沙滩,防止进一步退化变得尤为重要.为解决海滩侵蚀问题,2011年开展了海坛湾沙滩养护一期试验工程,滩肩补沙后海滩侵蚀仍很严重,4个月后岸线平均后退11m,最大后退量31m.为解决此问题,提出采取滩肩补沙和实体工程结合的海滩养护方案.运用Generalized Model of Simulating Shoreline Change(GENESIS)建立了龙凤头海滩岸线演变模型,并通过海滩养护一期工程实测资料进行模型率定和验证,模拟值和实测值验证良好.采用验证后的模型,分别模拟了不同新工程方案对岸线演变的影响,并比较分析了方案实施后岸线的演变.结果表明,龙凤头海滩北侧和南侧各增加一个近岸防波堤对研究岸段起到保护作用最为明显,但岸线仍会受到一定程度的侵蚀,可以结合工程后期季节性补沙措施进行防护.

关键词： GENESIS模型数值模拟人工养滩海坛湾龙凤头海滩岸线演变

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秦皇岛筏式养殖对水动力和污染物输运的影响

同济大学学报（自然科学版） 2019年第7期47卷 967-975页

作者：匡翠萍董智超顾杰单云驰同济大学土木工程学院上海200092 上海海洋大学海洋生态与环境学院上海201306 华东电力设计院有限公司上海200063

随着秦皇岛近海筏式养殖产量增加和养殖规模的扩大,大量养殖网笼的布置改变了近岸海洋动力环境特性.结合筏式养殖物理模型试验和实测资料对水动力和水质数学模型进行率定和验证,运用验证好的数学模型,模拟秦皇岛有无养殖区条件下近岸海... 详细信息

随着秦皇岛近海筏式养殖产量增加和养殖规模的扩大,大量养殖网笼的布置改变了近岸海洋动力环境特性.结合筏式养殖物理模型试验和实测资料对水动力和水质数学模型进行率定和验证,运用验证好的数学模型,模拟秦皇岛有无养殖区条件下近岸海域水动力和污染物输运过程,探究筏式养殖区对海域水动力和污染物输运的影响机制.结果表明:养殖区对海域水流有明显的阻碍作用,区内流速明显减小;高密度养殖区较低密度养殖区流速减小幅度大;养殖区阻碍了污染物的输运,对污染输运的影响集中在养殖区内部,且影响程度向外海递减.

关键词：筏式养殖水动力污染物输运

长江流域重大工程对河口滩涂资源利用与保护的影响

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同济大学学报（自然科学版） 2013年第3期41卷 458-464,475页

作者：范代读匡翠萍刘曙光刘阿成同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 同济大学水利工程系上海200092 国家海洋局东海信息中心上海200137

上海陆域面积现约7 000km2,其中约65%是近6 000年由长江入海泥沙堆积而形成,约17.5%为1949年以来通过围涂新增的土地,后者极大缓解了上海市尖锐的人地矛盾关系.近几十年来,尤其是三峡大坝建成后长江年均入海泥沙已大幅减少,由1951—196... 详细信息

上海陆域面积现约7 000km2,其中约65%是近6 000年由长江入海泥沙堆积而形成,约17.5%为1949年以来通过围涂新增的土地,后者极大缓解了上海市尖锐的人地矛盾关系.近几十年来,尤其是三峡大坝建成后长江年均入海泥沙已大幅减少,由1951—1968年间的4.97亿t降低至2003—2008年间的1.54亿t,今后随着流域内更多大型水利工程的实施完成将进一步降低.长江入海泥沙是建造滩涂的物质基础,随着入海泥沙大幅减少,河口滩涂自然淤涨速率趋于减缓,未来整个三角洲的冲淤演化趋势备受关注.以2005年为基准年,Delft3d模型预测结果认为长江口主要浅滩今后20年将继续向海淤涨,但速度减缓.综合分析认为,上海市今后20年可通过工程促淤770km2,圈围485km2,但滩涂资源利用一定要兼顾河口生态环境保护,努力实现人与自然相和谐的可持续发展.

关键词：三峡大坝长江三角洲滩涂冲淤土地资源可持续发展

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基于计算机视觉的平水桥海滩风暴潮响应分析

同济大学学报（自然科学版） 2022年第7期50卷 1009-1016页

作者：匡翠萍刘旭夏子龙朱磊丛新同济大学土木工程学院上海200092 深圳市龙华区水污染治理中心深圳518110 河北省地矿局第八地质大队河北秦皇岛066000

为探究海滩对风暴潮的响应过程,采用视频监测设备和计算机视觉方法,通过设立在岸边高处的Argus相机获取海岸带彩色图像,利用改进后的Canny算法结合双阈值处理法自动提取水边线,使用相机标定获得水边线地理坐标,对多时相的水边线进行高... 详细信息

为探究海滩对风暴潮的响应过程,采用视频监测设备和计算机视觉方法,通过设立在岸边高处的Argus相机获取海岸带彩色图像,利用改进后的Canny算法结合双阈值处理法自动提取水边线,使用相机标定获得水边线地理坐标,对多时相的水边线进行高程插值,得到海岸线位置及海滩地形。通过对秦皇岛平水桥海滩的连续监测分析,发现平水桥海滩对风暴潮过程短时响应剧烈,泥沙向西、向海输移,滩肩明显冲刷,砂质粗化,潮间带整体淤积,海滩坡度变缓,岸线向海推进4.34 m;风暴潮后的恢复期,平水桥海滩岬角掩护岸段高潮带微冲而中低潮带淤积,泥沙离岸输移;平直岸段演变主要受中小恢复浪作用,呈现上淤下冲的态势,泥沙由中低潮带向高潮带输移。

关键词：计算机视觉视频监测水动力模型风暴潮

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海域水动力对老虎石海滩养护响应关系分析

同济大学学报（自然科学版） 2014年第5期42卷 689-694页

作者：匡翠萍冒小丹顾杰杨燕雄同济大学土木工程学院上海200092 上海海洋大学海洋科学学院上海201306 河北省地矿局秦皇岛矿产水文工程地质大队河北秦皇岛066003

老虎石海滩的海滩养护工程包含三段滩肩补砂和两个吹填的水下沙坝式潜堤.采用软件Mike 21建立老虎石2维潮流和波浪数学模型.根据2011年水文波浪实测资料对数学模型进行了验证和计算效率评价,评价结果表明计算的潮位和潮流过程与实测值... 详细信息

老虎石海滩的海滩养护工程包含三段滩肩补砂和两个吹填的水下沙坝式潜堤.采用软件Mike 21建立老虎石2维潮流和波浪数学模型.根据2011年水文波浪实测资料对数学模型进行了验证和计算效率评价,评价结果表明计算的潮位和潮流过程与实测值吻合较好,精度较高.重点研究了海滩养护对其近岸区域潮流和波浪的影响,得到沙坝坝身处是流速、波高变化最大的位置,受动力作用影响最大.吹填沙坝因波浪增高掀沙、潮流挟沙输运,可为其后方的海滩提供沙源补充.近岸区域潮流动力较弱,波浪变化较小,采用人工补砂和水下沙坝式潜堤双重整治的海滩养护工程对海滩上人工养护泥沙的保存非常有利.

关键词：海滩养护老虎石水动力响应软件Mike 21

长江口深水航道及横沙东滩促淤圈围对滞流点的影响

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同济大学学报（自然科学版） 2017年第11期45卷 1621-1628页

作者：匡翠萍董智超陈括刘旭同济大学土木工程学院上海200092

滞流点位置的变化对河口拦门沙的形成和泥沙淤积具有极大的影响.基于MIKE3软件建立长江口水动力和盐度输运三维数学模型,采用实测资料对模型的潮位、流速、流向和盐度进行验证.运用验证好的数学模型模拟和分析长江口深水航道工程及横沙... 详细信息

滞流点位置的变化对河口拦门沙的形成和泥沙淤积具有极大的影响.基于MIKE3软件建立长江口水动力和盐度输运三维数学模型,采用实测资料对模型的潮位、流速、流向和盐度进行验证.运用验证好的数学模型模拟和分析长江口深水航道工程及横沙东滩促淤圈围工程对河口滞流点位置的影响,结果表明,(1)应用改进的近底层平均单宽通量计算公式确定滞流点的位置,验证结果良好,可以用该公式确定滞流点的位置;(2)深水航道工程的建设增大了水深和涨落潮流速,各汊道内落潮流量的增加明显高于涨潮流量的增加,且滞流点均向下游移动;(3)横沙东滩促淤圈围工程建成后,北港滞流点向下游移动约5km,北槽和南槽的滞流点则向上游移动约1km.

关键词：长江口深水航道横沙东滩促淤圈围滞流点数学模型

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岬湾海岸海滩养护工程对水体交换的影响

同济大学学报（自然科学版） 2019年第6期47卷 769-777页

作者：匡翠萍董智超顾杰李文斌同济大学土木工程学院上海200092 上海海洋大学海洋生态与环境学院上海201306

岬湾海岸内岬头后侧水动力条件较弱容易造成水体生态环境退化,水环境改善可归结为控制污染物,而水体交换能力的强弱反映了水体自净能力.采用MIKE 21软件建立潮流和保守物质输运模型对人工岬湾内部进行分区研究,引入时间尺度指标定量分... 详细信息

岬湾海岸内岬头后侧水动力条件较弱容易造成水体生态环境退化,水环境改善可归结为控制污染物,而水体交换能力的强弱反映了水体自净能力.采用MIKE 21软件建立潮流和保守物质输运模型对人工岬湾内部进行分区研究,引入时间尺度指标定量分析水体交换对海滩养护的响应.由于海滩养护工程中沙坝与水流走向保持基本平行,沙坝修建后使得岬头后侧环流减弱,沙坝坝顶处流速增加,两沙坝间通道流速减小.滩肩前方海域流速减小,两沙坝后侧的流速减少更多.人工岬头与沙坝之间形成潮汐通道使得靠近岬头处流速有所增加,工程后滞留时间缩短;其中岬湾内近岬头的2个子区域滞留时间减少量较多,岬湾内中部区域滞留时间变化不明显.波浪和风场均会促进水体交换,但由于波浪受到风场影响,波浪和风场共同作用下滞留时间并不为单独条件的线性叠加关系.

关键词：岬湾海岸水体交换海滩养护潮流保守物质输运模型

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筏式养殖区流速垂向分布公式的试验研究

同济大学学报（自然科学版） 2018年第1期46卷 40-45,93页

作者：匡翠萍李文斌单云驰江林锋同济大学土木工程学院上海200092 华东电力设计院有限公司上海200063

以模型长度比尺λl=lp/lm=20(lp,lm分别为原型和模型的长度)筏式养殖模型布置于矩形水槽中进行试验,对养殖区的典型位置进行流速垂向分布测量.首先利用明渠流理论,以常用对数函数曲线与抛物线曲线对流速垂向分布进行初步拟合与分析,按... 详细信息

以模型长度比尺λl=lp/lm=20(lp,lm分别为原型和模型的长度)筏式养殖模型布置于矩形水槽中进行试验,对养殖区的典型位置进行流速垂向分布测量.首先利用明渠流理论,以常用对数函数曲线与抛物线曲线对流速垂向分布进行初步拟合与分析,按影响程度分为养殖区强影响区、中影响区与弱影响区.然后在箱线图上拟合公式来确定公式的系数,得到强影响区与中影响区流速垂向分布的抛物线型公式,前者的公式系数大于后者;得到弱影响区流速垂向分布的对数函数型公式.最后对比分析了养殖密度的影响,养殖密度增大,抛物线型公式的相应系数增大,对数函数型公式系数上、下限亦增大.

关键词：筏式养殖物理试验流速垂向分布公式拟合