交通运输部天津水运工程科学研究院—工程泥沙交通行业重点实验室(以下简称"实验室")是研究和解决水运工程建设具有基础性、战略性和前瞻性的重大课题攻关、重大基础理论和应用技术研究问题的部重点实验室。实验室的研究方向主要针对水运工程建设长远性、关键性、全局性和综合性重大基础理论和应用技术研究问题,包括水流、波浪及泥沙基础理论研究;港口、航道通航条件及泥沙治理技术研究;通航枢纽建设技术研究和波浪与防护建筑物相互作用研究。
实验室各研究方向学术带头人为国内和交通行业内有名望的专家,拥有一支老、中、青相结合、研究方向齐全,学历结构涵盖博士、硕士、学士的科研学术梯队。现有科研人员57人,其中具有正高级技术职称17人,副高级技术职称20人;博士7人,硕士18人。 实验室拥有大型试验厅10座,总建筑面积近40000平方米,2006年,已开工建设4000多平方米的研究附楼和6500平方米的海岸动力环境综合实验大厅。试验厅内配有完善的试验设备及先进的测试仪器和数据采集系统,仪器设备总值达1000多万元。如大型蛇形多方向不规则生波系统、Silas航道适航水深测试系统、流场自动测试系统、高精度激光粒度分析仪、多普勒流速仪、Mike21数值模拟软件等具有国际或国内先进水平的仪器设备。
实验室利用物理模型、数学模型、复合模型、电子遥控自航船模、卫星遥感、动态仿真技术等手段,研究工程泥沙基础理论、国家和行业攻关以及海岸河口、内河航道、港口建设、通航水力学、波浪及其防护建筑物等方面的工程技术问题。
自成立以来,实验室承担了包括国家、交通部科技攻关项目和国际合作项目在内水运工程建设项目的科研任务1000多项。项目覆盖了上海国际航运中心洋山港、北方航运中心天津港、黄骅港、广州港、温州港、营口港和深圳港等数十个港口建设的技术研究以及长江、黄河、松花江、西江、珠江等内河港口和航道建设技术研究;同时随着实验室研究水平的提高,研究范围已扩大到国际港口航道建设项目,包括韩国、马来西亚、巴基斯坦、印度尼西亚等国家港口航道建设项目。
光2007年,实验室共签订科研项目合同上百项,国家级科研项目5项、交通部重大专项1项、西部交通建设科技项目5项、部标准规范制修订项目3项、交通部及天津市基础理论研究项目4项,国外工程建设科技项目9项。2007年度实验室有8个项目分获中国航海学会科学技术奖、天津科技进步奖、水运工程咨询奖等。其中《近海动力环境中粉沙运动规律的研究》项目获中国航海学会科技一等奖,实验室自主研发项目《海岸河口多功能数学模型软件包TK-2D研究开发及其工程应用》获天津市科技进步二等奖。研究成果无论在基础理论还是在技术应用方面均有新的突破和发展,促进了水运工程行业技术进步,攻克了一批水运工程建设关键技术问题,确保了水运工程建设质量,为工程泥沙学科发展以及水运交通行业工程建设的科学决策、工程方案的优选做出了重要贡献。
加强技术创新,突出专业特色经过长期工程研究经验的积累和总结,实验室逐渐形成了七项创新型专业特色关键技术,主要包括粉沙质海岸泥沙运动规律研究、山区河流航道整治关键技术、淤泥质海岸港口适航水深应用技术、海岸河口多功能数学模型软件包TK-2D系统、GIS地理信息系统等,为水运交通行业工程建设提供了可靠的技术支撑。
一、粉沙质海岸泥沙运动规律研究
我国沿海有许多粉沙质海岸,如东营港、维坊港、滨洲港等,黄骅港是其中的典型。实验室科技人员在参阅大量国内外学者有关文献的基础上,采用理论分析、水槽试验、现场资料分析验证、工程经验总结等方法,系统地研究了粉沙质泥沙的运动规律,创立了粉沙运动的三层模式理论。该理论已经被黄骅港建设所应用,并取得了显著成效;经交通行业专家鉴定该研究成果总体上达到了国际先进水平,其中部分达到国际领先水平。实验室现在正积极从事这项理论的深入研究,认真总结工程经验,为粉沙质海岸的水工建筑物建设提供更成熟的解决泥沙问题的方法,同时也对学科的发展有很大的促进作用。 交通部应用基础研究项目《近海动力环境中粉沙运动规律的研究》获2007年度中国航海学会技术一等奖。
二、山区河流航道整治关键技术
山区河流航道整治关键技术研究》项目是国家"十五"西部交通建设科技项目,下设十个专题,由交通运输部天津水运工程科学研究院在内的国内著名大学、科研院所等11个单位参加。该项目全面总结山区河流航道整治的成功经验,解决依托工程蓬莱滩、岩架滩、坝油滩等的航道治理技术问题,取得了良好的实效;并在若干山区河流航道整治关键技术上取得了创新性的研究成果,包括:山区河流水面线计算方法;消滩水力指标的确定方法;沙卵石河床整治水位和整治线宽度确定方法;卵石推移质运动规律;石质汊流滩整治技术;泡漩水形成机理;日调节电站下游设计水位推求方法;抛石稳定性计算方法;推质移河床变形计算方法等。2004年 7月由交通部主持验收和鉴定,专家认为总体上达到国际先进水平,获2005年度中国航海学会科技一等奖。
三、海岸河口多功能数学模型软件包TK-2D系统
海岸河口多功能数学模型软件包TK-2D系统是实验室在多年从事海岸河口数学模型研究技术和经验积累的基础上,通过对海岸河口数学模型进行不断的改进完善推出的海岸河口多功能"五场"(即:波浪场数学模型软件、潮流场数学模型软件、盐度场数学模型软件、悬沙场数学模型软件和地形冲淤场数学模型软件)品牌化数学模型软件系统。TK-2D获得了广泛的工程应用,解决了大量的实际工程问题,是国内水运工程行业第一个拥有自主知识产权的软件包,是我国拥有自主知识产权的国产行业品牌软件,拥有完全的源程序代码。2005年12月9日取得计算机软件著作权登记证书。经2005年9月交通部主持的专家鉴定会认为总体上达到了国际先进水平,其中泥沙数值模拟部分达到了国际领先水平。2007年度获天津市科技进步二等奖。
四、GIS地理信息系统
实验室的GIS地理信息系统开发中心采用项目需求集中分析设计模式,汇聚当今地理信息行业发展最新形态,在充分调研、分析、讨论的基础上,为客户设计出国内一流的、行业领先的,同时又是系统最佳、最优、最省、最先进的技术解决方案、地理信息平台和系统软件,名副其实地实现了"利用资源优势,打造精品 GIS"的目标。 GIS开发中心先后承担了"天津港三维港区与航道信息管理系统"、"天津港海域使用管理信息系统"、"天津中心渔企业综合信息服务平台"等系统项目的开发,已逐步形成了以港口GIS为主要研发方向,同时涉及交通、物流、海事、市政、测绘、规划、国土、水利、环保等部门的"一专多广"发展模式。
开拓国际市场,打造国际一流
实验室在国内围绕国家、交通部提出的建设创新性国家和行业的发展战略,紧密结合交通建设工作重点,服务于水运工程建设,同时也利用自身的技术优势和经验优势,积极开拓国际新市场和新方向,扩大国际影响力,提高国际知名度。
从1997年,实验室就开始参与国外工程建设总承包项目的科研工作,如马来西亚达道河及科美纳河口整治,缅甸蒂洛瓦船厂工程区流场及泥沙问题研究等。 2005年以来国际市场经营有了实质性进展,实验室分别与韩国、马来西亚、缅甸和印度尼西亚等公司建立了相互信任和支持的备忘录。截止到目前,实验室先后承担了10余个项目的水流、泥沙、波浪项目的模型试验研究,研究总经费为2000多万元。进入国际市场,既是学术交流,同时也是技术竞争;项目研究成果获得了项目所在国家技术主管部门的好评,并与之建立了长期的合作关系,这充分证明了实验室的实力,一方面取得了一定的经济效益,另一方面扩大了国际影响。
实验室的发展也促使了交通运输部天津水运工程科学研究院和交通行业的可持续发展,为实现交通运输部天津水运工程科学研究院成为国际一流科研院所和创建创新型交通行业的发展目标奠定了基础。
工程泥沙交通行业重点实验室在历经30年的发展后,尤其被认定为交通行业重点实验室10年以来,已发展成为我国水运工程建设的科研主力军,为我国水运交通事业的发展做出了应有的贡献。
在未来的日子里,工程泥沙交通行业重点实验室将加快实验室建设步伐,提高科技创新能力,为推动本学科发展及水运工程建设继续努力,确保国家重大水运工程建设质量,促进水运交通事业的发展,向着国家重点实验室的目标迈进!