交通运输部天津水运工程科学研究院

《海工构筑物基础冲刷理论创新与实践》项目以“理论突破—模拟技术研发—现场监测技术研发—冲刷抑制装备研制—工程实践”为主线，突破了原型风暴尺度、波流联合下的底部水沙运动及基础冲刷理论，自主研发了一系列精细化的水沙模拟技术，研制形成了智能化、高精度冲刷微地貌监测技术与冲刷预警预报系统，创新发明了多类冲刷防护技术与抑制装置。全面建立了我国自主核心的海工构筑物基础冲刷理论体系，形成了强效、生态化冲刷防治成套技术，有效支撑了国家重大战略需求，提高了我国的国际行业影响力。

项目共取得以下创新成果：

（1）基础冲刷理论研究：针对填补现场原型风暴尺度水沙数据匮乏这一空白领域，依托国际最大尺度的波流水槽，首次攻克了风暴浪底部边界层及桩墩波流冲刷机制，统一了海管冲刷三维悬跨理论机制，提出了复杂桩基承台冲刷机制与预测方法，推导了大量原创、高精度的理论预测公式，其中底部剪切力预测精度在90%以上、桩基冲刷深度预测精度在70%以上。

（2）精细化模拟技术研发：自主研发了基于RANS、ISPH法的精细化水沙运动、波流联合下海床液化等一系列先进的精细化数值模式，模拟精度达毫米以下，均已形成完全自主产权的软件成品，以及泥沙表面切应力高精度测量技术，全面适用于各类构筑物的水沙细观结构模拟与观测，突破了国外软件封锁。

（3）智能化、高精度现场监测技术研发：针对快速、精确获取构筑物周边微地貌结构，自主研发了基于双轴声学扫描技术的高精度、智能化海上墩柱基础冲刷发育实时在线监测装置，测量精度达1cm，形成了水文—地形—气象联合的基础冲刷发育预警预报系统。

（4）新型生态防护及修复技术研发：分别针对海管、海堤和桩墩基础防护，创新性研发了仿生草坪式海管悬跨抑制装置，红树林生态型海堤防护方案及其空间配置，以及复合式海上桩墩防护方案。

项目成果已成功应用于东海大桥、杭州湾大桥、港珠澳大桥、东营防潮堤、黄骅港防波堤、山东风电、湛江风电、东方海管、上海LNG油气管线等40余项重大跨海桥隧、海堤、海上风电、海管项目，以及埃及、巴基斯坦、越南等“一带一路”关键节点重大工程项目中，保障了基础设施本质安全，取得了巨大的经济、社会和生态环境效益。