海岸带是地球上人口最密集、经济最发达的区域,集中了世界上约50%的人口和60%的经济总量。海港码头、海堤护岸、海上风电、跨海桥隧、海底管线等海岸工程是促进海岸地区社会经济可持续发展和保障人民生命财产安全的重要基础设施。统计,全球约42%的堤坝、60%的桥梁、30%的海底管线失稳破坏起因于基础冲刷,单台风机因冲刷引起的停运及维护损失可达1600万元/年。
针对以往冲刷现场监测预警技术时效性欠缺、波流-振动耦合作用下冲刷机理不够清晰、预测计算方法尚不完善、防护手段韧性不足等问题,河海大学河口海岸综合治理与保护研究团队研发了包括监测系统、实验装备和冲刷防护措施在内的一整套基础冲刷治理方案,具体包括(1)研发了海岸工程基础冲刷的多源信息高精度智能感知技术及监测预警系统,提出了智慧冲刷粒子运动实时追踪技术,构建了地形、水文、气象一体化冲刷监测数据平台与冲刷超限分级预警体系;(2)研发了超大型波流水槽的海岸工程基础冲刷试验核心装备与技术,实现了接近现场尺度的基础冲刷水沙过程的高精度复演和测量,揭示了原型尺度高雷诺数台风浪边界层“薄化”效应;(3)研发了生态消能型软体排冲刷防护、水下自适应混凝土胶结块石冲刷防护、海岸原位微生物诱导碳酸钙结晶固化沙土抗冲刷等韧性防护技术,解决了强波流动力作用下传统软体排防护促淤性差、抛石和沙被防护失效率高及环境影响大的问题。
研究工作获2022年教育部科技进步奖一等奖,被国家自然科学基金委、交通运输部等单位组织的专家鉴定为“国际领先水平”或验收评价为“取得突出成果”。成果应用于全球规模最大跨海工程港珠澳大桥、浙江海塘安澜千亿工程、渤海湾千亿方气田开发海底管线工程、非洲大西洋沿岸枢纽Abidjan港、日本最大商业规模化Kashima海上风电工程等11个国家和地区的40余项重要海岸工程建设和运维中,支撑2项大型海外工程获得中国建设工程“鲁班奖”。