“风暴潮灾害防治及海堤工程关键技术与应用”

项目成果简介

我国沿海地区人口稠密且GDP占全国的73%，海堤防护标准普遍偏低，全球气候变化和社会经济发展使风暴潮灾害损失有增大的趋势。面向风暴潮灾害防治的重大需求，结合近十几年风暴潮防治的工程实践，在水利部公益性行业科研专项经费和国家自然科学基金的支持下，开展风暴潮灾害防治及海堤工程关键技术的系统研究，取得的创新成果如下：

1、构建了我国沿海风暴潮灾害防治的理论和工程应用技术体系。首次提出了沿海地区特殊防护区的概念，建立了基于风险分析的沿海特殊防护区的防潮（洪）标准指标体系，该项成果符合中国国情，填补了沿海经济发达区风暴潮防御标准缺失的空白；构建了海堤防潮标准与工程级别可以在一定范围内浮动的指标体系；编制的《海堤工程设计规范》填补了我国海堤工程设计方面没有统一标准的空白。

2、建立大气-潮流-海浪-海床（WRF-FVCOM-SWAN-SB）模型系统预测台风及温带风暴过程中的近岸波浪特性，进一步揭示风暴潮致灾机理，阐明台风风场作用下波浪变化规律、浅水区域潮流和底床响应对波浪要素的影响和波能耗散规律，提高了风暴潮灾害的预报精度，构建我国近岸风暴潮灾害的预报、预警和应急响应技术体系。

3、创立了海堤防浪从垂向防御转为纵向防御模式，提出了潮浪遭遇下陡上缓复式断面海堤时的多重响应模式和海堤工程按允许部分越浪设计的量化指标，提出了下陡上缓复式断面型式

下波浪计算公式。按允许部分越浪设计海堤工程，可以有效降低堤身高度，解决了软弱地基上海堤工程建设的难题，有效地改善了海堤工程的环境景观。

4、创新深厚淤泥软基海堤工程设计建造的关键技术。揭示了海堤下部软粘土地基在波浪往返作用下的软化机理，提出波浪对地基软化效应的海堤稳定计算方法。揭示了排水板结构长期工作后的性能，提出了爆炸挤淤置换法处理深厚淤泥地基的材料组成和爆填控制要求、排水固结强度折减参数修正方法以及“悬浮式”爆炸挤淤置换施工质量控制标准，完善了海堤软基处理的设计和施工标准。提出了采用大型土工织物充灌袋筑海堤的建造技术，可以采用就地取材的粉土和掺入水泥的软粘土做充灌材料，充灌后袋中土在波浪作用下也能快速固结，可以大大减少工期、降低造价。提出了计算扁平冲灌袋的应力、冲灌压力、冲灌袋形状和边界条件关系的计算方法，解决了国外商业软件所不能解决的技术难题，为采用冲灌袋建造海堤的技术提供了设计计算方法。

该成果的相关内容分获省部级科技进步一等奖1项、二等奖2项，授权国家发明专利7项，通过水利部鉴定，成果总体达到国际领先水平。该成果已在全国沿海各省区风暴潮防御和海堤建设中得到广泛应用，取得了显著的社会和生态环境效益，节省工程投资约10亿元，对推动我国海堤工程标准化建设、构筑沿海防御风暴潮体系、提升我国防御风暴潮灾害能力具有重要意义，应用前景广泛。