强浪河口海岸泥沙运动机理与建港关键技术研究

    主要完成单位：交通运输部天津水运工程科学研究所、中交第四航务工程勘察设计院有限公                司、中国海洋大学、河海大学、浙江数智交院科技股份有限公司

1、项目基本情况

交通运输部天津水运工程科学研究所（以下简称天科所）始终坚持服务国家战略的发展定位，率先实施“走出去”战略，数十年来，天科所配合中资企业承担了大量“一带一路”沿线系列港口、滨海电厂涉水工程的港口科研项目。针对强浪河口海岸复杂的水动力条件，筑港困难及港口运营期间出现防波堤破坏等行业难题，天科所联合中交第四航务工程勘察设计院有限公司、中国海洋大学、河海大学和浙江数智交院科技股份有限公司，采用实地调查、数理统计、现场观测、试验研究、理论分析等方法，依托多个强浪河口海岸筑港工程，开展了“强浪河口海岸泥沙运动机理与建港关键技术研究”，取得了重大技术突破，形成了系列研究成果。

2、技术难点和特点

河口区域是社会经济发展高度集中区域，国内外众多港口依河而建，而河流往往带来大量泥沙，给港口的建设运营带来难题。在一些波浪动力较强的海域，使得泥沙运动更为剧烈，所以强浪河口建设港口虽是普遍的工程情况但往往造成大量的泥沙淤积，对强浪河口海岸泥沙运动机理的解析是工程及研究的热点和难点。在海上丝路港口建设过程中，如印度洋、大西洋由于海域宽广，其海岸波浪动力往往较强，甚至常年大浪。强浪河口海岸具有复杂的水动力条件，筑港困难且港口运营期间常出现防波堤破坏等问题。

依托全球范围内的涉海工程项目，以印度洋强涌浪影响的爪哇岛南岸、巴基斯坦海岸和受大西洋强涌浪影响的西非海岸为代表，研究了该区域在波流作用下河口沙坝和悬沙运动的季节性演变机制。总结了国内外上百个防波堤稳定性试验研究结果，提出了考虑护底厚度的堤前最大波浪底流速和护底块石稳定重量计算公式。在印度尼西亚ACEH港、PACITAN港和CILACAP港，越南沿海港等港口建设期出现严重泥沙回淤问题的经验基础上，提出了横向输沙为主兼顾沿岸输沙防护的强涌浪砂质海岸港口平面布置原则。

3、主要成果和创新点

（1）研究了季节性风生近岸洋流、河流来水来沙洪枯变化、盛行浪向与河口沙坝消涨、悬沙扩散落淤及对港口选址与平面布置关系，揭示了波浪与沿岸流作用下河口沙坝和悬沙运动的季节性演变规律；开发了一种基于改进型浅水方程的滩浅海水动力模拟方法，丰富了强浪多沙河口海岸港址选择技术。

（2）揭示了强涌浪沿岸破碎引起的沿岸流和水深剧烈变动是强冲强淤海床的防波堤护底失稳机理，提出了考虑护底厚度的堤前最大波浪底流速和护底块石稳定重量计算公式，合理确定了护底结构。

（3）分析了海洋水动力、岸滩剖面和底质空间分布的关系，揭示了砂质海岸近底泥沙运动与波流作用的响应机制；提出了强浪河口海岸掩护型港口挡沙堤短堤堤头布置于破碎带外、长堤环抱掩护常浪向、外航道不开挖的防波堤平面布置原则。

4、成果应用

该项目成果已成功应用于印尼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港口工程等多个项目，为众多“一带一路”国家的港口、电厂及岛桥建设提供了基础数据及研究新经验，为近岸工程规划、立项、实施提供决策依据。

5、经济和社会效益

该项目成果的研究与应用，提高了建设工程投资利用率，节省了前期工作量和费用，加快了前期工作进度。其中，波浪与沿岸流作用下河口沙坝和悬沙运动的季节性演变机制的提出，丰富了强浪河口海区工程设计理念，规避了建设风险，保障了工程安全。该项研究对提高强浪河口砂质海岸港口码头设计技术水平、保证工程建设和运营安全等意义重大，为港口建设的发展提供了新的经验，可促进科研成果转化为现实生产力，推动港口工程建设技术创新和技术进步，为中国企业“走出去”的权益保护提供了科学保障，经济效益与社会效益显著。