交通部天津水运工程科学研究院
发言人：杨华

各位领导：您们好！

    我今天汇报的题目是《 “十.五”期河口海岸泥沙研究的新进展》。
    “十.五”期间我国的港口建设取得了重大发展，新建和在建的港口有神华黄骅港、上海洋山深水港、河北曹妃甸港、江苏如东港等，这些港口自然条件复杂，其中港口建设中泥沙问题是必须要解决的重大问题。在“十.五”期间，针对港口建设的需求，交通部天津水运工程科学研究院认真贯彻执行“科研与工程紧密相结合”的方针，在河口海岸泥沙研究方面取得了重大进展，在粉沙质海岸泥沙研究、高含沙强潮流岛群间建港工程泥沙问题研究和淤泥质海港适航水深应用研究等方面获得了许多创新性技术成果，并在工程中得到了很好的应用，为工程的建设提供了科学依据，为国家经济建设发挥了重大作用,产生了巨大的经济效益和社会效益。

     一  粉沙质海岸泥沙研究

    （1）提到粉沙质海岸泥沙研究首先要提到神华黄骅港，整治工程前黄骅港航道泥沙淤积的严重性在座的领导和专家可能都很清楚，2003年10月一场风暴潮引起的泥沙淤积量将近1000万方，造成港口的经济损失是巨大的。从2001年开始，我院对黄骅港泥沙问题开展了系统研究，通过大量的试验研究与专家论证，提出了整治与疏浚相结合的治理方案。这张图片是整治方案图，南北防沙堤长10.5km，以谢世楞院士为首的一航院、水规院和天科院三家主要单位参与了设计与科研工作。当初，国内部分学者和国外咨询公司对黄骅港的整治方案方案均有不同的见解。通过整治工程后两年多现场观测分析，我可以明确告诉大家，我们采用的方案是正确的。2005年10月整治工程实施后，基本解决了外航道泥沙骤淤问题，2006年航道水深已开挖到-13.0 m以上，通航条件得到了较大提高。
    （2）第二个要提到曹妃甸港，曹妃甸港矿石码头是利用渤海湾深槽，港池和航道均利用自然水深，它的问题是工程后甸头深槽的稳定性。研究结果认为，工程的建设基本不影响滩槽的稳定，工程后现场观测的结果与研究结果比较一致。
    （3）第三个要提到巴基斯坦瓜达尔港。瓜达尔港是中国援建巴基斯坦的第一个深水港，为典型的粉沙质海岸，自2000年我院参与了工程前期科研工作，2006年瓜达尔深水港一期工程竣工，据有关资料报道，瓜达尔深水港一期工程竣工以来，港口泥沙淤积情况不大，在预测的范围内。
    （4）第四个要提到是拟建的江苏南通如东港。江苏南通如东海岸为粉沙质海岸，海岸外为浩瀚的幅射沙洲，该区潮大、水深、沙洲林立，沙脊水道纵横交错，自然条件复杂，在此建港，滩槽稳定是建港的先决条件，防冲放淤是必须解决的关键问题。我们根据幅射沙洲的特点和利用粉沙质海岸泥沙理论，采用现场资料、遥感卫片、数学模拟、物理模型和理论分析相结合的手段得出了滩槽基本稳定，可以建设深水大港，这一研究成果得到了专家、领导和工程界的认可，改变了江苏海岸不能建设深水大港的概念。
    粉沙质海岸泥沙问题是当今国内外前沿课题， “十五”期间，围绕着上述四个及山东东营港、潍坊港等港口粉沙质海岸港口泥沙问题，开展了深入系统的研究，在泥沙淤积机理、淤积计算方法、防淤减淤措施研究等方面形成了一个完整体系的研究成果，极大地丰富了泥沙研究学科，具有较大的创新性和重要的应用价值。黄骅港外航道整治工程的成功实施，也为今后粉沙质海岸港口工程的建设提供了很好的典范。
    （1）第一次系统地提出了粉沙质海岸的概念，完善了我国《海港水文规范》，促进了我国泥沙研究学科发展
    粉沙质海岸泥沙问题是当今国内外前沿课题，我国现行的《海港水文规范》（JTJ213-98）对其尚没有明确的定义， 2001年黄骅港外航道发生严重淤积，才逐渐认识到粉沙质海岸泥沙运动的特殊性及骤淤的灾害性。通过几年来对黄骅港为代表的粉沙质港口航道泥沙淤积问题的研究，逐渐加深了对粉沙质海岸泥沙淤积问题的认识，第一次系统地提出了粉沙质海岸的概念，完善了我国《海港水文规范》，开辟了粉沙质海岸泥沙基本学科较系统的研究，促进我国泥沙研究学科发展，提高了我国工程泥沙研究水平，也为我国粉沙质海岸港口的建设提供了很好的工程典范。
    （2）粉沙质海岸泥沙淤积机理研究的创新
    粉沙质海岸港口工程中最大的问题是非掩护航道淤积问题。几年来，通过大量的实验和现场观测资料，基本搞清了粉沙质海岸泥沙运动机理，首次提出了“粉沙质海岸泥沙运移三种形态”，即悬移质、推移质和临底高浓度含沙水体，其中临底高浓度含沙水体层泥沙运动是形成航道的骤淤的主要形式；首次提出了“粉沙质海岸非掩护航道淤积三层计算模式和公式”等理论；首次提出了构成粉沙质海岸航道泥沙淤积的主要因素：动力条件，底质条件和丰富的沙源。为今后粉沙质海岸的理论研究打下了坚实的基础。
    （3）首次创立了“泥沙骤淤重现期”的概念，为粉沙质海岸航道整治工程标准的确定提供了科学依据。
    结合粉沙质海岸非掩护航道泥沙淤积的特点和黄骅港外航道整治工程的建设，首次提出了“有效波能”、“有效波能重现期”、“泥沙骤淤重现期”、“年淤积重现期”概念。提出的 “泥沙骤淤重现期”是泥沙研究中的一个重大创新， “泥沙骤淤重现期”的概念的创立为粉沙质海岸航道的整治研究提供了新的思路。
    （4）首次提出粉沙质海岸幅射沙洲上建设深水港的新概念，在滩槽稳定和防冲防淤方面取得重大研究成果，为江苏海岸上建港提供了理论依据。
    （5）研究方法和研究手段上的创新
    结合粉沙质海岸泥沙的研究，在现场观测、遥感数据处理、物理模型和数学数值模拟方面都取得了重大进展。
    其中数学模型，依托如东港、洋山港、黄骅港、温州港等等港口，自主开发的海岸河口多功能数学模型软件包TK-2D在国内、外港口已获得了广泛的工程应用，解决了大量的实际工程问题，是国内水运工程行业第一个拥有自主知识产权的软件包，具有广泛的市场推广使用前景。本软件包2005年9月11日通过了交通部鉴定。总体上达到了国际先进水平，其中泥沙数值模拟部分达到了国际领先水平。

    二  高含沙强潮流岛群间建港工程泥沙问题研究

    高含沙强潮流岛群间建港工程泥沙问题研究是针对上海洋山深水港建设而开展的。上海国际航运中心洋山深水港位于杭州湾口、长江口外的浙江省嵊泗崎岖列岛，由大、小洋山等数十个岛屿组成，是中国首个在海岛建设的深水港口 ,该地区水深大，岛群区内水流强度大、水体含沙量较高，泥沙运动活跃，在此建港泥沙淤积问题和船舶的安全靠泊和航行是建港工程中需要解决的关键问题。
    高含沙强潮流岛群间建港国内外无相似的港口工程可借鉴，涉及的工程泥沙问题也是国内外前沿课题。洋山深水港建港方案的选择，泥沙预测和减淤措施等研究成果，保证了洋山深水港建设的顺利实施，对洋山深水港有巨大经济效益，同时对我国其他岛群海域港口事业的发展也具有十分重要的意义。主要研究成果及创新内容：
    （1）根据洋山港的自然特点，提出了大、小洋山岛群间建港港口建筑物平面布置和泥沙治理基本原则：封堵汊道，平顺水流，安全靠泊，减小淤积。保持水流强度是港口建成后维护要求水深的关键。也为丰富《海港总平面设计规范》的有关内容奠定基础。
    （2）提出了洋山港海域泥沙来源、通道内和各汊道的动力条件与演变规律，优化了工程方案的布置，预测了不同建港方案港区和航道的淤积状况，为工程设计提供科学依据，确保了洋山深水港工程的成功建设。
    （3）研究方法的创新，洋山深水港泥沙研究以现场观测资料和泥沙环境条件分析做基础，采用物理模型、数学模型、遥感图片分析、泥沙基本特性研究和理论分析等综合研究手段。在数学模型方面，进一步开发和完善了网格自动生成、动边界模拟、大小嵌套边界控制和可视化仿真技术；在物理模型方面，以数学模型提供的边界条件为基础，实现了四面开边界的模型控制，与数学模型相互验证、互为结合，构成一个非偶合的复合模型系统。研究手段的创新为今后泥沙研究的发展提供了科学的技术。

    三． 淤泥质海岸泥沙研究

    在淤泥质海岸，通过几十年来科技人员的不懈努力，基本搞清了淤泥质海岸泥沙淤积机理、港口防淤减淤措施等，使我国在淤泥质海岸建港奠定了坚实的基础。
    “十五“期间，在淤泥质海岸泥沙研究中主要创新成果在于适航水深技术的应用。适航水深技术就是利用了粘性细颗粒淤泥层或回淤层中的适航厚度作为水深使用，而不影响船舶航行和靠泊的安全性。利用适航水深技术，可增加港池、航道的使用水深，延长疏浚维护周期，提高码头使用率和维护疏浚工程效率，从而为港口企业创造可观的经济效益。
    天津港是我国最早开展适航水深研究和应用的港口之一。几年累计取得了两亿元的经济效益。其研究成果获国家科技进步二等奖。
    适航水深在国华台山电厂已得到很好的应用。
    “十五“期间，为推广适航水深技术，交通部组织我所等7家单位编制了我国《淤泥质海港适航水深应用技术规范》。
    《淤泥质海港适航水深应用技术规范》是我国首次制定的一本较为完整的涉及适航水深技术参数确定方法、适航水深测量技术和适航水深图编制等内容的规范。《规范》是在总结国内港口应用适航水深经验基础上，吸收了国外淤泥质海港应用适航水深的成熟经验，针对我国淤泥质海港的特点而编制的，具有科学性、先进性和创新性。填补了国内空白，总体上达到国内领先水平。
    淤泥质海港适航水深应用技术规范是将新技术应用于我国水运工程事业，它不但能充分利用资源，节省港口维护费用，而且今后将对港口航道的治理和疏浚维护等产生重大影响，带动相关学科和专业的发展，对促进我国水运事业的发展起到推动作用。

    四、主要经验与体会

    我国海岸线长，河流众多，港口建设中泥沙问题是非常突出的，“十五”期间我们围绕着港口建设中遇到的泥沙问题开展研究工作，取得了可喜的成果，为国家经济建设中作出了贡献，但是我们也要看到科研工作中上还存在一些不可忽视的问题，主要体会和经验是：
    （1） 科研工作必须与工程紧密结合才能有所创新和发展。
    “十五”期间我们取得的每一项成果都与工程紧密相结合的，科研人员必须面向市场，在实际工程中寻找问题、发现问题、围绕实际工程而开展研究，并进一步提升到理论高度来研究。对于重大的工程泥沙问题，在研究中要发挥专家作用，多单位合作，才能提出创新性的理论和思路，并形成新的学科方向，进一步提高科研水平，更好地为生产服务。
    （2） 加强基础理论研究，增强泥沙学科的发展后劲
    工程泥沙学科是一门新兴的科学,在理论上尚有许多不成熟的地方,由于理论研究项目经费缺乏等原因,泥沙基本理论研究工作远远滞后于工程实践，工程泥沙学科的发展缺乏有效地组织和总的规划指导,许多与工程相关的重大理论工作无法开展,长此下去,对泥沙学科的发展及解决经济建设中重大泥沙问题是十分不利的。
    （3）加强人才培养和试验仪器设备建设，保证科研工作的质量
    科研单位人才培养和试验仪器设备建设是提高科研成果质量的重要保证，要加强人才培养项目的数量和经费投入，加快科研设备的更新，提高科研单位技术储备和成果质量。
    （4）加强科技成果的推广应用，促进水运事业的发展
    科技成果的推广应用是科研成果转化为生产力重要形式之一，在我国建设创新性国家的今天，更加要重视科研成果的推广应用。“十五”期间淤泥质海港适航水深技术的推广应用取得的实际效益充分说明了这一点。为更好地推广科研成果的应用，建议对重大科技成果推广项目要设立专项基金，进一步总结和完善，加强交流，促进成果的推广应用。