珠江河口复杂动力过程及复合模拟技术研究

“珠江河口复杂动力过程及复合模拟技术研究”由珠江水利委员会珠江水利科学研究院徐峰俊总工主持完成。该项目研究了珠江河口径流动力场、海洋动力场、波浪场、风场、盐度场、泥沙场、温度场等多场耦合复杂和独特的动力机制，创建了原型分析、遥感信息分析、数值模拟、物理模拟和测控技术等研究手段相融合的“五位一体”复合模拟技术体系，为系统研究珠江河口复杂动力过程问题提供了可靠的技术平台；深入揭示了珠江河口咸潮运动的物理机理和咸潮变异的主要原因，首次提出了河口水盐混合的“临界潮差”概念；创建了珠江河口盐度遥感定量自适应模型和实时修正咸潮复合模拟模型；优化了抑咸流量和抑咸时机，为珠江河口水量调度提供了技术支撑；系统揭示了珠江河口径、潮、波、流、风等自然因素和人类活动作用下河床演变动力特征及其机制；提出了珠江河口水流挟沙力、粘性泥沙絮凝和泥沙遥感定量自适应等公式；创建了珠江河口演变复合模拟新方法，实现了珠江河口演变的中长期预测，为珠江河口重大工程建设和水行政管理提供了科学支撑。2013年，该项目荣获国家大禹水利科学技术一等奖。

关键技术

1．分区耦合、动力源多场耦合分析关键技术

2．咸潮运动的物理机理关键技术

（1）发现潮差临界值。当潮差小于该临界值，咸水入侵距离呈快速减小趋势。

（2）利用咸潮水槽试验对各恒定流工况进行试验，得到水槽内恒定流盐水楔的长度公式。

（3）通过理论分析揭示了河口重力环流、潮流剪切和潮流紊动是咸潮运动的三大主驱动力。

3．河床演变动力特征及其机制关键技术

（1）研究得出珠江河口网河区水流挟沙力计算方法。

（2）河口湾水（潮）流挟沙能力为计算方法。

4．遥感定量反演关键技术

（1）研究了悬浮泥沙遥感定量反演模型。

（2）研究了表层盐度遥感定量反演模型。

推广应用情况

珠江河口复杂动力过程及复合模拟技术研究成果已在珠江河口区一系列规划和200多个重大工程建设中得到了广泛的应用，涉及工程总投资约1.17万亿元，成果直接创造经济效益超过100亿元。部分技术和软硬件产品被国内外相关水利科研单位和高等院校采用，在长江口、黄河口、钱塘江河口及湄公河口等河口研究中得到应用，具有广阔的推广应用前景。

1．珠江河口规划。研究成果已经应用于《珠江流域防洪规划》、《珠江河口综合治理规划》、《珠江河口澳门附近水域综合治理规划》等，为《珠江河口管理办法》等提供了技术支撑。规划和办法的实施，为河口经济社会可持续发展提供保障。

2．重大交通枢纽工程，包括港珠澳大桥工程、 武广客运专线铁路、广深港客运专线铁路等。以港珠澳特大桥梁工程为例：系统研究了港珠澳特大桥梁工程10余个比选方案对河口泄洪、排涝、纳潮、河势稳定等影响，在对各方案进行优化的基础上，提出了既满足大桥建设技术要求，且不利影响较小的工程布局方案。研究并优化了港珠澳大桥的轴线，提出了桥墩与水流的合理夹角，既减少了水流对桥墩作用力和对桥墩周边的冲刷，又减少了桥墩的阻水效应。研究并优化了港珠澳大桥隧道东、西人工岛设计方案，提出了加大隧道东、西人工岛的距离，缩小东、西人工岛尺寸的工程方案，既减小了人工岛建设规模和投资，又减小了工程阻水比。成果创造直接经济效益约35亿元。

3．港口航道工程，包括广州港、深圳港、珠海港、惠州港、虎门港、中山港、江门港等港口群及出海航道工程。以广州中船龙穴造船基地工程为例，工程总投资约85亿元。在选址期间，泥沙淤积问题成为交通部门和有关科研及设计单位关注的焦点，质疑众多。珠科院提供的成果全面地回应了各方面的质疑，对工程的选址提供了不可或缺的科学支撑，同时也成为工程毗邻的投资过100亿的南沙港一、二、三期工程的重要科学依据。

4．澳门水域重大水问题研究，包括保障澳门珠海供水安全规划、澳门附近水环境、澳门机场扩建、澳门新城滩涂围垦规划、澳门外港外移方案、澳门内港防洪排涝治理等。以保障澳门珠海供水安全规划为例，开展了规划中有关磨刀门河口咸潮活动机理、变化规律以及供水布局、取水时机等方面的研究，为规划提供了技术支撑。

项目负责人及机构简介

徐峰俊，珠江水利科学研究院总工程师，教授级高工，毕业于华东水利学院（河海大学）。自1982年至今，一直在珠江水利科学研究院从事水利科研工作，长期致力于河口动力学、河口综合治理等方面的基础研究和应用研究。作为珠江水利科学研究院总工程师，全面主持珠科院科研及技术开发研究工作，先后组织指导完成200多个省部级重点工程项目的科研工作，主要包括“十一五”国家科技重大专项1项、农业科技成果转化项目4项、水利公益性行业专项1项、水利科技创新项目2项、水利重点推广项目2项和948引进及推广项目4项。近五年来先后获大禹水利科学技术一等奖2项、广东省科学技术三等奖1项和珠江委科学技术特等奖2项、一等奖1项、二等奖1项。近年来出版著作4部，并在国内外发表论文30多篇。
      珠江水利委员会珠江水利科学研究院主要承担珠江流域重大问题、难点问题及水利行业中关键应用技术问题的研究任务。经过三十多年的发展，建立起以基础研究和应用技术为主的综合科学研究专业体系，组织开展了重大水利科技问题研究和产品研发，取得了大批科研成果，成为华南地区与珠江流域最大的综合性水利研究机构以及及港澳地区的水利科技创新基地。目前建有水利部珠江河口海岸工程技术中心、水利部珠江河口动力学及伴生过程调控重点实验室、国际泥沙研究培训中心珠江研究基地、珠江流域水土保持监测中心站和珠江委水政监察总队遥感工作站等重要的科技创新平台。