曹妃甸滩涂开发利用关键技术与环境效应研究

2017-12-20

  一、项目名称:曹妃甸滩涂开发利用关键技术与环境效应研究

  二、获奖年份、奖项名称及等级:2013年,大禹奖一等奖

  三、主要完成单位:水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院、南京大学、中交上海航道局有限公司、中交上海航道勘察设计研究院有限公司、中国科学院生态环境研究中心

  四、主要完成人:陆永军、徐啸、潘军宁、吴兴元、陈求稳、周海、邹欣庆、佘小建、汪亚平、王红川、胡殿才、张金善、季荣耀、左利钦、崔峥

  五、成果介绍:

  该项目主要内容:近年来全国沿海滩涂开发呈现速度快、面积大、范围广的高强度发展态势,在产生巨大经济效益的同时,也对工程海区水沙输移、滩槽稳定、防洪御潮、生态环境等产生了重要影响。本项目依托我国重大滩涂开发工程——曹妃甸国家循环经济区开发建设,针对其中存在的资源、环境和生态问题,系统开展了滩涂开发利用关键技术与环境效应研究,对于充分发挥滩涂功能、促进滩涂资源的合理开发与治理保护有着十分重要的科学和现实意义。主要成果内容包括:1)揭示了曹妃甸海区动力地貌体系的形成演变过程、沙岛成因和潮汐深槽动力形成机制,全面论证了曹妃甸沙岛及周边海区滩槽的稳定性;2)基于波流比和波流边界层非线性作用因子改进了泥沙起动Shields曲线,构建了基于不平衡输沙理论的多因子动力地貌演变数学模型,提出了可控制超长边界、模拟侧向水流的大型海岸工程物理模型模拟技术;3)揭示了各类滩涂开发工程驱动下的动力地貌与环境演变效应,提出了维持动力地貌整体格局基本不变的滩涂开发规划方案,论证了接岸大堤和港区围涂等主体工程实施后甸头前沿深槽及周边海区能保持滩槽稳定,构建了基于港口、工业区和城市联动的曹妃甸滩涂开发利用新型生态文明模式;4)发展了袋装砂筑堤的抗冰防冻设计施工技术,提出了大口径管道泥浆多级输送水力消耗模拟计算方法,首创了超高分子聚乙烯材料高耐磨钢塑复合排泥管道。本成果与国内外同类技术相比有显著提高或突破。在研究对象的难度及系统性方面,针对滩涂动力地貌与环境演变过程及其对高强度开发复杂响应的难题,全面研究了岸滩形成发育过程、波流作用泥沙输移机制、滩槽冲淤演变规律与稳定性评价、数学和物理模型模拟预测、规划方案优化论证、工程设计与施工建设等内容;在创新性方面,突破了原有的理论技术框架并使技术指标显著提高,提出的计算方法、模拟技术、施工工法及研发的仪器设备等拥有自主知识产权,丰富了滩涂开发规划论证、设计施工与资源环境保护的理论和方法;在实用性与在成效方面,本成果既可为滩涂开发规划论证与生态环境保护提供技术依据,又可为滩涂开发工程设计施工建设及防潮减灾提供技术保障,并已在曹妃甸滩涂开发工程中产生了巨大的社会经济及环境效益。本成果获“土工织物充填砂袋”等6项实用新型专利以及“超长排距大型绞吸船与接力泵船串联施工”等2项国家级、行业施工工法,部分内容已被《疏浚与吹填工程设计规范》、《疏浚与吹填工程施工规范》等行业标准所采用。研究成果发表在国内外著名学术期刊110余篇,其中有45篇次被SCI、EI等检索收录,并被高引用和好评。本成果已直接应用于曹妃甸接岸大堤、港区围涂、迁曹铁路、港口码头等各类滩涂开发工程、每年增收节支总额可达1.35亿元;并且已被推广应用于全国河口海岸滩涂开发治理管理规划,社会、经济及环境效益显著,推广应用前景广阔。

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