研究成果获2017年度中国水运建设行业协会科学技术奖一等奖。 毛里塔尼亚友谊港位于首都努瓦克肖特西南的大西洋之滨,是我国上世纪仅次于坦赞铁路的第二大援外工程。港口工程自上世纪七十年代筹建至今已历40余年,其建设发展历程可概括为开发完善(1976~2002年)和升级扩建(2003~2016年)两阶段。第一阶段通过综合研究和技术攻关,科学认识友谊港沿岸泥沙运动特性,确定最适宜的港口建设方案,确保港口25~30年的既定使用年限。第二阶段重点研究港口泥沙综合治理措施,延长港口使用年限,提升港口规模和等级,规划建设具有可持续发展前景的西部非洲综合性大港。 友谊港直面大西洋,波浪作用下的强沿岸输沙是港址附近海岸泥沙运动的主要特点。由于我国没有类似的海岸环境,该港口建设是我国科研和工程技术人员首次触及强输沙率海岸建港问题。项目组对港口工程上下游海岸进行了多次勘察调查,对海岸动力、地质地貌、沿岸泥沙来源及其运动规律进行了系统研究,取得以下创新成果: (1)科学阐述了友谊港海岸动力特征与泥沙运动特性,改进了沙质海岸考虑岸滩泥沙粒径、破波类型等参数的沿岸输沙率计算公式,丰富和发展了沙质海岸泥沙运动理论。 (2)在国内首次开展波浪作用下沙质海岸动床泥沙物理模型试验,进行了突堤式建筑物上游岸滩淤积与工程建设时序试验、下游岸滩冲刷与防护试验、上下游岸滩冲淤演变与泥沙综合治理整体试验;提出了沙质海岸波能加权平均的代表波确定方法;研发了以轻质模型沙模拟沙质海岸进行较长时间序列冲淤模拟的物理模型试验技术。 (3)统筹考虑港口建设与上下游岸线演变的关系,提出了集港口开发、淤积治理与海岸防护于一体的强输沙率海岸综合治理技术,创新了沙质海岸港口设计理念和方法;拓展了沙质海岸港口可持续发展空间,丰富了港口发展模式。 (4)根据友谊港石料缺乏而沙源丰富的实际情况,提出了沙质地基沉箱后无抛石棱体条件下的沉箱结构稳定计算方法,创新了沉箱结构的防漏沙技术,成功建设了重力式沉箱码头。 友谊港建成后,吞吐量直线上升,取得了巨大的社会经济效益。港口工程附近多年来的岸线变化过程证明,平面布置方案和防护措施均达到了设计预期效果,上下游海岸演变符合模型试验的预测与判断。友谊港的建港经验已成为我国海岸工程理论与实践的经典案例,得到了广泛推广和应用,被编入国内海岸工程专业教材和港口工程、泥沙运动等专业著作。研究成果中的能量加权代表波波要素统计方法列入我国行业标准《海港水文规范》(JTJ 213—98),并在新标准《港口与航道水文规范》(JTJ 145—2015)中继续沿用。 本项成果是我国建港技术在大西洋沿岸和泥沙剧烈活动区域的成功实践,对于中国标准的国际化、“一带一路”建设具有重要的示范意义。
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