水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院

基于波流边界层特性的海湾水沙运动

模拟关键技术研究与应用

——水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院

成果简介
交通强国、海洋强国与“一带一路”等国家战略中，众多的深水航道与港口岸线利用、大型跨海桥隧工程等面临着更为复杂的水动力泥沙问题，对泥沙模拟的精度要求越来越高。本项目从边界层角度出发阐明和揭示水沙动力过程的内在物理机制，进而推广应用到宏观动力地貌模拟技术，指导工程实践。发表高水平论文115篇（SCI、EI检索87篇），出版专著5部，修订行业标准规范2部。研究成果获得授权国家发明专利6项、软件著作权4项。
主要技术创新
针对波流边界层泥沙运动机制与动力地貌模拟难点问题，揭示了三维涡旋结构特征及对底部泥沙输移的影响，提出了三维涡旋可测性的理论公式；阐明了波流底部高含沙层泥沙运动主要物理过程的影响机制，提出了基于边界层物理过程的粉沙-沙宽粒径域泥沙运动公式和波流挟沙能力公式等；建立了集细沙-粉沙-黏土为一体的混合泥沙运动计算模式，突破了多因子耦合计算的边界层泥沙精细化模拟技术，自主研发了基于波流边界层物理过程的动力地貌演变数值模拟系统。
推广应用和社会经济效益
研究成果应用于渤海湾曹妃甸港口航道、珠江口港珠澳大桥沉管基槽施工、福建泉州港、浙江南部瓯江口等港口航道与桥隧工程，为重大工程建设与运维提供了技术支撑，具有广泛的推广应用价值。该成果对推动港口航道工程等学科进步具有重要意义，知识产权和核心技术自主可控，丰富和发展了河口海岸水沙动力学与动力地貌学的理论和技术，对推动学科发展起到重要作用。