成果簡介科學(xué)技術(shù)獎
強浪河口海岸泥沙運動機理與建港關(guān)鍵技術(shù)研究
主要完成單位：交通運輸部天津水運工程科學(xué)研究所、中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公 司、中國海洋大學(xué)、河海大學(xué)、浙江數(shù)智交院科技股份有限公司
1、項目基本情況
交通運輸部天津水運工程科學(xué)研究所（以下簡稱天科所）始終堅持服務(wù)國家戰(zhàn)略的發(fā)展定位，率先實施“走出去”戰(zhàn)略，數(shù)十年來，天科所配合中資企業(yè)承擔(dān)了大量“一帶一路”沿線系列港口、濱海電廠涉水工程的港口科研項目。針對強浪河口海岸復(fù)雜的水動力條件，筑港困難及港口運營期間出現(xiàn)防波堤破壞等行業(yè)難題，天科所聯(lián)合中交第四航務(wù)工程勘察設(shè)計院有限公司、中國海洋大學(xué)、河海大學(xué)和浙江數(shù)智交院科技股份有限公司，采用實地調(diào)查、數(shù)理統(tǒng)計、現(xiàn)場觀測、試驗研究、理論分析等方法，依托多個強浪河口海岸筑港工程，開展了“強浪河口海岸泥沙運動機理與建港關(guān)鍵技術(shù)研究”，取得了重大技術(shù)突破，形成了系列研究成果。
2、技術(shù)難點和特點
河口區(qū)域是社會經(jīng)濟發(fā)展高度集中區(qū)域，國內(nèi)外眾多港口依河而建，而河流往往帶來大量泥沙，給港口的建設(shè)運營帶來難題。在一些波浪動力較強的海域，使得泥沙運動更為劇烈，所以強浪河口建設(shè)港口雖是普遍的工程情況但往往造成大量的泥沙淤積，對強浪河口海岸泥沙運動機理的解析是工程及研究的熱點和難點。在海上絲路港口建設(shè)過程中，如印度洋、大西洋由于海域?qū)拸V，其海岸波浪動力往往較強，甚至常年大浪。強浪河口海岸具有復(fù)雜的水動力條件，筑港困難且港口運營期間常出現(xiàn)防波堤破壞等問題。
依托全球范圍內(nèi)的涉海工程項目，以印度洋強涌浪影響的爪哇島南岸、巴基斯坦海岸和受大西洋強涌浪影響的西非海岸為代表，研究了該區(qū)域在波流作用下河口沙壩和懸沙運動的季節(jié)性演變機制。總結(jié)了國內(nèi)外上百個防波堤穩(wěn)定性試驗研究結(jié)果，提出了考慮護底厚度的堤前最大波浪底流速和護底塊石穩(wěn)定重量計算公式。在印度尼西亞ACEH港、PACITAN港和CILACAP港，越南沿海港等港口建設(shè)期出現(xiàn)嚴重泥沙回淤問題的經(jīng)驗基礎(chǔ)上，提出了橫向輸沙為主兼顧沿岸輸沙防護的強涌浪砂質(zhì)海岸港口平面布置原則。
3、主要成果和創(chuàng)新點
（1）研究了季節(jié)性風(fēng)生近岸洋流、河流來水來沙洪枯變化、盛行浪向與河口沙壩消漲、懸沙擴散落淤及對港口選址與平面布置關(guān)系，揭示了波浪與沿岸流作用下河口沙壩和懸沙運動的季節(jié)性演變規(guī)律；開發(fā)了一種基于改進型淺水方程的灘淺海水動力模擬方法，豐富了強浪多沙河口海岸港址選擇技術(shù)。
（2）揭示了強涌浪沿岸破碎引起的沿岸流和水深劇烈變動是強沖強淤海床的防波堤護底失穩(wěn)機理，提出了考慮護底厚度的堤前最大波浪底流速和護底塊石穩(wěn)定重量計算公式，合理確定了護底結(jié)構(gòu)。
（3）分析了海洋水動力、岸灘剖面和底質(zhì)空間分布的關(guān)系，揭示了砂質(zhì)海岸近底泥沙運動與波流作用的響應(yīng)機制；提出了強浪河口海岸掩護型港口擋沙堤短堤堤頭布置于破碎帶外、長堤環(huán)抱掩護常浪向、外航道不開挖的防波堤平面布置原則。
4、成果應(yīng)用
該項目成果已成功應(yīng)用于印尼ADIPALA港、ACEH港、PACITAN港和CILACAP港，越南沿海港，巴基斯坦HUB港口工程及塞拉利昂PUJEHUN港口工程等多個項目，為眾多“一帶一路”國家的港口、電廠及島橋建設(shè)提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及研究新經(jīng)驗，為近岸工程規(guī)劃、立項、實施提供決策依據(jù)。
5、經(jīng)濟和社會效益
該項目成果的研究與應(yīng)用，提高了建設(shè)工程投資利用率，節(jié)省了前期工作量和費用，加快了前期工作進度。其中，波浪與沿岸流作用下河口沙壩和懸沙運動的季節(jié)性演變機制的提出，豐富了強浪河口海區(qū)工程設(shè)計理念，規(guī)避了建設(shè)風(fēng)險，保障了工程安全。該項研究對提高強浪河口砂質(zhì)海岸港口碼頭設(shè)計技術(shù)水平、保證工程建設(shè)和運營安全等意義重大，為港口建設(shè)的發(fā)展提供了新的經(jīng)驗，可促進科研成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力，推動港口工程建設(shè)技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)進步，為中國企業(yè)“走出去”的權(quán)益保護提供了科學(xué)保障，經(jīng)濟效益與社會效益顯著。
