海岸和近海工程國家重點實驗室(以下簡稱“實驗室”)于1986年由原國家計委批準籌建,1990年通過國家驗收并正式對外開放,是我國建設的首批國家重點實驗室之一,也是海洋工程領域所設立的第一個國家重點實驗室。實驗室先后于1994年、1997年、2003年、2008年、2013年、2018年6次通過科技部組織的評估。
聚焦海洋,探索前沿
實驗室定位于應用基礎研究,聚焦海岸和近海工程建設與安全防護、海洋資源開發利用、海洋環境修復與保護等國家重大需求,開展原始創新研究,是我國海岸及海洋工程研究和人才培養的重要基地。實驗室的主要研究方向有:海洋動力環境與流固耦合作用,陸海水域環境與海岸侵蝕防治,海岸與跨海工程及其防災減災,海洋資源開發基礎設施工程,海洋工程智慧運維與全壽命安全。
實驗室科研設施齊全,建有海岸和海洋動力環境模擬實驗平臺、巖體工程災害分析實驗平臺、海洋工程結構全壽命分析實驗平臺、海洋工程結構安全監測實驗平臺、海洋工程虛擬現實實驗平臺等,在服務科研和教學中發揮了重要作用。實驗室擁有先進的儀器設備,包括大型多功能波浪水池2座、不同尺度波流水槽5座,以及世界最大規模的循環波流試驗水槽,還有水下波流地震模擬系統、深水試驗箱、超大型三軸儀、巖土體高溫差高壓差靜動三軸測試系統、土工鼓式離心機造波系統,以及極地海冰現場測試系統等。
實驗室致力于基礎研究和應用基礎研究,緊扣國家陸海統籌和建設海洋強國戰略需求,承擔完成了一大批具有重要影響的國家級重大科研任務,所取得的標志性研究成果在我國沿海港口碼頭、跨海交通等大型基礎設施建設、海岸和沿海城市防災減災、渤海東海南海三大海域油氣資源開發、海洋牧場和海洋電場建設,以及新型海洋能源開發等國家重大需求中發揮了重要支撐作用。近5年,實驗室承擔各類科研項目1186項,其中:“973計劃”首席2項、課題負責7項,國家科技支撐項目負責1項、課題負責1項,國家重點研發計劃項目負責7項、課題負責21項,國家自然科學基金委重大項目4項,重點項目22項;獲得國家科技進步獎二等獎2項,自然科學獎二等獎1項,省部級科技獎勵87項;出版學術專著45部,發表學術論文2999篇;授權國際發明專利28項,國內發明專利319項。
實驗室始終站在學科前沿,探索海岸、近海、深海工程領域的新理論、新方法、新技術,是我國港口、海岸及近海工程的重要研究基地。
從實出發,成果卓越
實驗室代表性成果包括:海洋巖土災變機理及新型基礎結構,海域核電工程抗震分析、設計與應用,海洋工程結構全壽命安全監測、評定與系統,海洋工程結構極端動力作用與減振控制,超大型深遠海養殖網箱動力性能分析、設計與應用。
其中,有關海洋巖土災變機理及新型基礎結構的研究基于巖土災害對海洋工程產生巨大災害和破壞的背景,提出海洋巖土特殊工程性質分析與理論、海洋巖土災變機理與分析方法、新型海洋基礎結構設計與分析理論。相關成果應用于唐山港區57個萬噸級板樁碼頭深水泊位,實現了板樁碼頭向大型化、深水化發展的突破,確立了我國板樁碼頭建設的世界領先地位;打破國際技術壁壘,實現潮間帶、深水區平臺基礎關鍵技術突破,應用于多個海洋平臺的建設。研究獲得2017年度國家科技進步獎二等獎等3項榮譽。
抗震安全是我國發展核電的首要問題。實驗室據此開展了關于海域核電工程抗震分析、設計與應用的一系列研究,提出了核電結構地基和安全殼評價方法;核電筑堤粗粒土工程特性與本構模型;核電結構跨尺度、精細化分析方法;自主化的核電工程抗震分析軟件。相關成果應用于國內80%的近海核電工程抗震安全評價。研究獲得2017年度高等學校科學研究優秀成果獎科技進步獎一等獎等3項榮譽。
海洋安全監測技術,事關重大。實現海工結構從局部構件一般力學參數測量,向全尺度、全壽命安全監測已經成為國家重大需求。近些年在國家重大項目支撐下,實驗室創新提出高性能傳感元件與傳感網絡、多類型傳感器同步采集裝備、結構狀態評估與安全預警,形成海洋工程結構全壽命安全監測、評定與系統的重要研究成果,已經應用于多個核電海域工程、濱海管網系統、海洋平臺和高樁碼頭。研究獲得2015年度國家技術發明獎二等獎等5項榮譽。
海洋平臺結構是海洋油氣資源開發的基礎性設施,是海上生產作業和生活的重要基地。然而,惡劣環境及風、浪、流、冰、地震等極端作用給平臺結構系統服役壽命和安全形成巨大的挑戰和威脅,對海洋平臺結構振動控制的加力裝置、設計方法提出了嚴峻的挑戰。實驗室在海洋工程領域首個“973計劃”項目等國家重大項目支撐下,針對相關瓶頸問題展開研究,提出了極端海洋環境對深海大幅運動平臺作用及耦合分析;內波與浮式平臺耦合作用的非線性實時動力分析;半潛式平臺主被動聯合定位和減搖減蕩控制等學術成果。相關成果應用于我國首座深海平臺(HYSY981)水動力設計和分析,以及世界首項海洋平臺(中海油JZ20-2NW)磁流變智能阻尼抗冰振功能。研究獲得2013年度國家科技進步獎二等獎等2項榮譽。
近年來,隨著近海養殖難以為繼,深水養殖產業納入多項國家戰略。然而,深水養殖工程問題復雜,嚴重制約網箱養殖發展。實驗室在數十個項目的支撐下,針對超大型深遠海養殖網箱動力性能分析、設計與應用展開了系列研究,在產學研方面均取得重要進展。如今,相關成果已經在我國東、南、黃、渤全部四大海區得到應用,推廣深水網箱4000余套,市場占有率達70%。此外,還建成了國家和省部級標準化示范區12個。不僅如此,網箱產品還出口到日本、俄羅斯、阿根廷等15個國家,對“21世紀海上絲綢之路”重大倡議起到積極的推動作用。研究獲得2015年度高等學校科學研究優秀成果獎科技進步獎一等獎等3項榮譽。
人才培養,從“本”開始
為了給本科生提供參與科研的機會,實驗室面向本科生開設海洋工程創新實踐班,每年招收30余名學有余力、熱愛科研創新的本科生。創新實踐班結合實驗室的研究方向開設多門實踐課程,在實踐過程中指導學生動手解決科研問題,參加全國海洋工程設計大賽、全國大學生水利創新大賽等。
此外,依托完善的試驗設備條件,實驗室每年開設20個左右土木水利前沿實驗專題,采取小班授課的形式,每班不超過15名學生,通過課堂講授與試驗實際操作相結合的方式,向本科一年級學生普及相關專業科學前沿,激發同學們的科研興趣。不僅讓學生真切感受到學科發展的現狀和方向,也有利于學部大類招生的學生將來按照不同的學科興趣選擇專業。
在研究生的培養上,實驗室在生源質量、師資隊伍和課程質量建設上下功夫,全面提升學生實踐及創新能力,重點培養高水平創新型和復合型人才。近年來,實驗室依托建設工程學部,創新研究生培養模式,實施“本研一貫式國際化”培養,研究生生源質量逐年提高。未來,蔚藍海洋的魅力將吸引越來越多的有志青年加入進來。
(責編:王芳)