加快利用新型浮式防波堤技術(shù)建設(shè)江蘇海洋強(qiáng)省

江蘇科技大學(xué)江蘇海洋經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展研究課題組

防止和減少海洋風(fēng)暴對(duì)海洋裝備、海水養(yǎng)殖、海岸工程的破壞是江蘇海洋經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的必然要求。因此，新型浮式防波堤受到高度關(guān)注。江蘇科技大學(xué)“江蘇海洋經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展研究課題組”研究了新型浮式防波堤在推進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展中的作用，提出了加快支持和應(yīng)用新型浮式防波堤的對(duì)策建議。

一、 “十四五”是江蘇實(shí)現(xiàn)海洋經(jīng)濟(jì)強(qiáng)省的關(guān)鍵時(shí)期

(一) 江蘇海洋經(jīng)濟(jì)規(guī)模持續(xù)增長(zhǎng)

江蘇海洋經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長(zhǎng)，發(fā)展態(tài)勢(shì)明顯向好。江蘇海洋經(jīng)濟(jì)2014年突破5 000億元大關(guān)后，2015年突破6 000億元大關(guān)，2017年突破7 000億元大關(guān)，2020年達(dá)到7 828億元，占江蘇國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的7.6%。

(二) 江蘇海洋產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化

2020年，江蘇主要海洋產(chǎn)業(yè)增加值2 921.7億元。從三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來(lái)看，第一產(chǎn)業(yè)增加值438.4億元，增長(zhǎng)1.4%；第二產(chǎn)業(yè)增加值3 773.1億元，增長(zhǎng)2.4%；第三產(chǎn)業(yè)增加值3 616.5億元，增長(zhǎng)0.3%。海洋第一、第二、第三產(chǎn)業(yè)增加值占海洋生產(chǎn)總值的比重分別為5.6%、48.2%和46.2%。

(三) 江蘇海洋戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)增勢(shì)穩(wěn)健

2020年，江蘇海洋電力業(yè)、海洋生物醫(yī)藥業(yè)、海水利用業(yè)等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。其中，海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)572.7萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)35.4%；海上風(fēng)電發(fā)電量達(dá)112億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)40.7%；海水淡化產(chǎn)量達(dá)到11 752.2噸，同比增加1.6%；海水直接利用達(dá)92.3億噸，同比增加28.0%；全年重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的海水利用企業(yè)利潤(rùn)總額增長(zhǎng)10.8%。

(四) 江蘇海洋科技創(chuàng)新賦能升級(jí)

2020年，江蘇深海技術(shù)裝備研發(fā)實(shí)現(xiàn)重大突破，海上風(fēng)電場(chǎng)智能化發(fā)展成效顯著，海洋工程裝備制造業(yè)科技投入取得重大成果。由中國(guó)自主研制的“奮斗者”號(hào)全海深載人潛水器成功坐底10 909米，創(chuàng)造了中國(guó)載人深潛新紀(jì)錄；國(guó)內(nèi)首個(gè)數(shù)字化、智慧化海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)在鹽城實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行；江蘇海工裝備和高技術(shù)船舶先進(jìn)制造業(yè)集群項(xiàng)目獲工信部批準(zhǔn)；深海技術(shù)科學(xué)太湖實(shí)驗(yàn)室揭牌成立。

(五) 江蘇海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)摿薮?/h3>

江蘇海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)摿薮?，是“十四五”江蘇經(jīng)濟(jì)最重要的增長(zhǎng)極?！?020年江蘇海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)》報(bào)告顯示，江蘇海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展指數(shù)(JSOEDI)達(dá)到143.8，比上年增長(zhǎng)3.4%；發(fā)展?jié)摿χ笖?shù)為139.4，比上年增長(zhǎng)1.9%；重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的海洋機(jī)構(gòu)發(fā)展經(jīng)費(fèi)比上年增長(zhǎng)6.1%，專利授權(quán)數(shù)比上年增長(zhǎng)1.4%。總體來(lái)看，江蘇海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平穩(wěn)步提高，發(fā)展成效穩(wěn)中有進(jìn)，發(fā)展?jié)摿M(jìn)一步提升。

(六) 海上新能源助力“碳達(dá)峰碳中和”

國(guó)務(wù)院《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》提出，全面推進(jìn)風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電大規(guī)模開(kāi)發(fā)和高質(zhì)量發(fā)展，堅(jiān)持集中式與分布式并舉，加快建設(shè)風(fēng)電和光伏發(fā)電基地，促進(jìn)海上風(fēng)電、海上光伏發(fā)電快速發(fā)展。“十四五”期間，實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰碳中和”目標(biāo)，大力發(fā)展海上新能源是江蘇高質(zhì)量發(fā)展的迫切需求。

二、 走向深遠(yuǎn)海是江蘇海洋強(qiáng)省的必然選擇

(一) 江蘇海洋自然資源的特點(diǎn)

表1為蘇、浙、魯三省海洋經(jīng)濟(jì)資源稟賦比較表?？梢?jiàn)，江蘇除海洋灘涂面積明顯大于浙江、山東之外，其他重要的海洋自然資源則較大幅度低于浙江、山東。因此，江蘇的海洋自然資源稟賦較差，必須發(fā)展離岸型海洋經(jīng)濟(jì)，必須發(fā)展裝備型海洋經(jīng)濟(jì)。

(二) 離岸型海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展加速

從海洋漁業(yè)、海洋交通運(yùn)輸業(yè)等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，到海水利用業(yè)、海洋牧場(chǎng)養(yǎng)殖業(yè)、海上風(fēng)電場(chǎng)、海洋工程裝備等新興產(chǎn)業(yè)，江蘇不斷探索如何更好地開(kāi)發(fā)離岸海洋資源，以促進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。2017年，亞洲最大的海上風(fēng)電項(xiàng)目——華能如東300兆瓦海上風(fēng)電場(chǎng)正式全場(chǎng)投運(yùn)；2019年，國(guó)內(nèi)首個(gè)“雙十”海上風(fēng)電項(xiàng)目——如東海上風(fēng)電場(chǎng)、國(guó)內(nèi)離岸最遠(yuǎn)的海上風(fēng)電場(chǎng)——華能大豐一期30萬(wàn)千瓦海上風(fēng)電場(chǎng)投入運(yùn)營(yíng)；2017年，江蘇豐海新能源公司的風(fēng)光互補(bǔ)智能微電網(wǎng)海水淡化項(xiàng)目在西沙永興島安裝投運(yùn)；2020年，國(guó)內(nèi)首艘南極磷蝦專業(yè)捕撈加工船“深藍(lán)號(hào)”從連云港揚(yáng)帆起航開(kāi)赴南極。由此可見(jiàn)，江蘇離岸型海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展加速，成效顯著。

(三) 率先走向深遠(yuǎn)海勢(shì)在必行

就全球而言，走向深遠(yuǎn)海，優(yōu)先獲取地球留給人類最大、最后的資源寶庫(kù)是各國(guó)現(xiàn)代海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的主線；就全國(guó)而言，江蘇率先走向深遠(yuǎn)海，就能獲得開(kāi)發(fā)深遠(yuǎn)海資源寶庫(kù)的優(yōu)先權(quán)；就現(xiàn)代海洋經(jīng)濟(jì)本身而言，其對(duì)傳統(tǒng)的海洋資源稟賦的依賴度越來(lái)越低，對(duì)先進(jìn)的海洋裝備和海洋科學(xué)技術(shù)的依賴度越來(lái)越高。因此，走向深遠(yuǎn)海，謀求大發(fā)展，優(yōu)先發(fā)展大海工裝備產(chǎn)業(yè)，應(yīng)該成為江蘇省發(fā)展現(xiàn)代海洋經(jīng)濟(jì)的優(yōu)先發(fā)展戰(zhàn)略之一。

表1 蘇、浙、魯三省海洋經(jīng)濟(jì)資源稟賦比較(2020年)

三、 新型浮式防波堤優(yōu)勢(shì)顯著

防波堤是指為阻斷波浪沖擊破壞，保障港口、船舶、島嶼、海岸工程、離岸工程等海洋設(shè)施和海洋裝備安全而修建的海中擋水結(jié)構(gòu)物。與傳統(tǒng)固定式防波堤相比，新型浮式防波堤優(yōu)勢(shì)明顯。第一，適用于近、遠(yuǎn)海域。固定式防波堤隨著水深增加，建造成本和建造難度急劇增加，僅適用于近岸淺水區(qū)域，而新型浮式防波堤在近、遠(yuǎn)海均可使用。第二，對(duì)海洋環(huán)境影響小。固定式防波堤對(duì)海洋環(huán)境污染大，且對(duì)海底生態(tài)系統(tǒng)、水生物資源破壞大，特別是對(duì)珊瑚礁地形影響較大。而新型浮式防波堤對(duì)海洋環(huán)境影響小，可以適用于多種地質(zhì)條件，可使海洋自然環(huán)境和自然漁業(yè)資源免受影響。第三，固定式防波堤的施工周期長(zhǎng)、施工難度大，而新型浮式防波堤的建造、海上安裝和施工更加方便、快捷。第四，與固定式防波堤相比，新型浮式防波堤可根據(jù)其使用海域的變更進(jìn)行遷移和重復(fù)使用。第五，具有很強(qiáng)的水質(zhì)交換能力。固定式防波堤底部與海底連接，無(wú)水質(zhì)交換能力，而新型浮式防波堤是透水型海上漂浮式結(jié)構(gòu)，水質(zhì)交換不受影響，可防止需要掩護(hù)的水域水質(zhì)被污染。第六，工程造價(jià)低，性價(jià)比高。隨著水深的增加，固定式防波堤工程造價(jià)急劇提高；而新型浮式防波堤的工程造價(jià)受水深影響小。第七，海域使用審批相對(duì)寬松。國(guó)家和各級(jí)政府對(duì)于建設(shè)固定式防波堤等破壞海洋生態(tài)環(huán)境的永久性建筑物審批嚴(yán)格，而新型浮式防波堤在審批條件和程序上都更為寬松便捷。

江蘇科技大學(xué)新型浮式防波堤科研團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)十幾年探索，研究出具有國(guó)際先進(jìn)水平的新型浮式防波堤技術(shù)，不僅延續(xù)了上述浮式防波堤優(yōu)勢(shì)，還具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。第一，抗大浪，消長(zhǎng)波。目前世界范圍內(nèi)的浮式防波堤工程都是應(yīng)用在浪高較小、消減周期較短的海域，均為港灣和近岸，最大波高一般在3～4m，消減周期一般在5～6s，適用海域范圍受限。江蘇科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的目前在南海某海域海試的浮式防波堤能夠抵御最大波高為13m，能夠消減周期為10s的長(zhǎng)波。第二，高效阻流技術(shù)。目前世界范圍內(nèi)對(duì)于浮式防波堤的應(yīng)用僅限于如何防浪消波，而新型浮式防波堤能在防浪消波的同時(shí)高效阻流。很多經(jīng)濟(jì)性養(yǎng)殖品種如黃魚的最大耐受流速在0.8m/s，而多數(shù)海域流速往往超過(guò)1.0m/s甚至是1.5m/s，浮式防波堤能有效滿足海上養(yǎng)殖網(wǎng)箱中養(yǎng)殖魚類對(duì)流速的要求。第三，成功開(kāi)發(fā)出浮式防波堤數(shù)值算法軟件。團(tuán)隊(duì)成功開(kāi)發(fā)出目前國(guó)內(nèi)外唯一的浮式防波堤多體、多重耦合三維分析軟件，經(jīng)過(guò)海上實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)修正后軟件最終成熟。團(tuán)隊(duì)所開(kāi)發(fā)的高精度數(shù)值仿真方法在防波堤優(yōu)化設(shè)計(jì)和性能評(píng)估方面，既能體現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性，又能保證最優(yōu)消波性能和安全性。

四、 新型浮式防波堤在江蘇海洋強(qiáng)省建設(shè)中的應(yīng)用對(duì)策

(一) 新型浮式防波堤的主要應(yīng)用領(lǐng)域

新型浮式防波堤應(yīng)用廣泛?？蔀榻ㄔO(shè)大型浮式旅游平臺(tái)、海洋牧場(chǎng)平臺(tái)(養(yǎng)殖網(wǎng)箱)、浮動(dòng)港碼頭、海上風(fēng)力發(fā)電廠、海上光伏電站等多種海上浮動(dòng)結(jié)構(gòu)物提供消波服務(wù)，提升其抗臺(tái)風(fēng)等級(jí);為深水海上施工、應(yīng)急搶險(xiǎn)等提供臨時(shí)掩護(hù)，可實(shí)現(xiàn)快速布放，保障海上安全，降低施工成本;為漁船停泊區(qū)提供防護(hù)，降低漁船避風(fēng)過(guò)程中受臺(tái)風(fēng)沖擊、相互碰撞帶來(lái)的損失;在開(kāi)敞海岸、海灣或有島嶼的港口，建設(shè)新型浮式防波堤可以形成有掩護(hù)的水域，防御波浪對(duì)港域的侵襲，保障港口水域平穩(wěn)，便于船舶停靠系泊。

(二) 加快新型浮式防波堤的應(yīng)用建議

第一，構(gòu)建新型浮式防波堤的研究體系，增強(qiáng)校企合作。建議以江蘇科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)研制成型并已經(jīng)實(shí)施商業(yè)化運(yùn)作的新型浮式防波堤為重點(diǎn)，優(yōu)化新型浮式防波堤的各項(xiàng)物理性能，并全面評(píng)估下水實(shí)況測(cè)試的試驗(yàn)結(jié)果和數(shù)值模擬結(jié)論，編制相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和指南，為新型浮式防波堤在江蘇沿海的實(shí)際應(yīng)用提供參考；鼓勵(lì)面向市場(chǎng)需求，根據(jù)不同海域、海深、歷史風(fēng)暴的等級(jí)設(shè)計(jì)不同類型的新型浮式防波堤，推動(dòng)新型浮式防波堤的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

第二，重視新型浮式防波堤的質(zhì)量管控。不同類型的新型浮式防波堤的使用年限各不相同。波浪力是影響防波堤使用壽命的重要因素之一，同時(shí)新型浮式防波堤在遷移過(guò)程中也可能會(huì)受到損壞，這就需要對(duì)新型浮式防波堤的使用質(zhì)量、損壞程度適時(shí)進(jìn)行評(píng)估，使新型浮式防波堤的使用壽命最大化，為新型浮式防波堤的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

第三，加強(qiáng)新型浮式防波堤產(chǎn)業(yè)化推廣，有效控制成本。新型浮式防波堤產(chǎn)業(yè)化勢(shì)在必行，因此需要建立穩(wěn)定、高效的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)基地，形成科學(xué)、有效的產(chǎn)業(yè)化推廣模式;采用科學(xué)施工方法和高效管理模式，有效控制新型浮式防波堤的生產(chǎn)成本和管理成本。

(三) 支持新型浮式防波堤應(yīng)用的政策建議

第一，加大財(cái)政支持，降低經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)。新型浮式防波堤工程項(xiàng)目的建設(shè)周期較長(zhǎng)且投入資金量較大，企業(yè)在建造新型浮式防波堤時(shí)面臨的風(fēng)險(xiǎn)因素較多。因此，應(yīng)設(shè)立新型浮式防波堤發(fā)展基金或出臺(tái)扶持新型浮式防波堤應(yīng)用的政策，給予生產(chǎn)企業(yè)或使用企業(yè)以財(cái)政支持，推動(dòng)新型浮式防波堤產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)化。此外，對(duì)于較大的布設(shè)海面和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)短期不明顯的海域，政府應(yīng)予以財(cái)政與金融支持。

第二，簡(jiǎn)化審批要求，提高管理效率。建議在布設(shè)新型浮式防波堤的地區(qū)，可以適當(dāng)簡(jiǎn)化審批程序，明確海上建筑物的分級(jí)審批權(quán)限，便于新型浮式防波堤在本地區(qū)海域的推廣和應(yīng)用。

第三，創(chuàng)新管理方式，加強(qiáng)事后監(jiān)管。將“依法治海、生態(tài)管?！钡囊筘瀼氐叫滦透∈椒啦ǖ痰氖┕と^(guò)程，加強(qiáng)對(duì)新型浮式防波堤的監(jiān)督和管理，提升安全用海水平。按照屬地化管理原則，相關(guān)主管部門可通過(guò)日常監(jiān)管和隨機(jī)抽查相結(jié)合的方式，建立電子信息數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)新型浮式防波堤消波性能的信息共享和全過(guò)程監(jiān)管。