大型水運(yùn)工程試驗(yàn)設(shè)施的建設(shè)、管理及運(yùn)維評(píng)價(jià)
——以L 型風(fēng)浪流港池為例

朱瑞虎，鄭金海，張繼生，嚴(yán)士常，張冠卿

（河海大學(xué) 港口海岸與近海工程學(xué)院，江蘇 南京 210098）

大型儀器設(shè)備是科研工作者探索未知世界的利器，是現(xiàn)代科學(xué)研究的重要基礎(chǔ)條件和戰(zhàn)略性科技資源，是高校教學(xué)、科研和科技開(kāi)發(fā)的必備手段和重要物質(zhì)條件[1]。隨著海洋強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略的實(shí)施，海洋工程建設(shè)向離岸化、大型化發(fā)展。為解決大型海洋工程建設(shè)中的科研問(wèn)題，更大、更先進(jìn)的物理模型實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地及設(shè)施建設(shè)需求愈加強(qiáng)烈[2]。河海大學(xué)水利工程作為“雙一流”建設(shè)的重點(diǎn)學(xué)科，從學(xué)科建設(shè)和學(xué)科發(fā)展角度開(kāi)始提出L 型風(fēng)浪流港池建設(shè)方案。經(jīng)過(guò)調(diào)研、論證、設(shè)計(jì)，河海大學(xué)2022 年完成建設(shè)了L 型風(fēng)浪流港池。作為雙一流建設(shè)的大型科研設(shè)施-L 型港池的建成具有重要的學(xué)科意義，同時(shí)河海大學(xué)在L 型港池的建設(shè)和管理模式上進(jìn)行了創(chuàng)新探索，本文從建設(shè)、管理及近半年的運(yùn)行評(píng)價(jià)介紹了L 型港池的建設(shè)運(yùn)行模式，為其他大型科研設(shè)備建設(shè)提供參考[3]。

1 港池建設(shè)

1.1 建設(shè)方案

L 型風(fēng)浪流港池系統(tǒng)具有同時(shí)造風(fēng)、造浪、造流功能，系統(tǒng)包括港池、造波系統(tǒng)、造流系統(tǒng)、造風(fēng)系統(tǒng)等主要部分，平面布置如圖1 所示，因造波機(jī)在港池內(nèi)相鄰兩邊分別長(zhǎng)72m 和48m 呈“L”型布置，故稱L 型港池系統(tǒng)。港池長(zhǎng)84m、寬70m、深1.5m，中部布置長(zhǎng)5m、寬5m、下沉2m 的局部深井；L 型造波系統(tǒng)的造波機(jī)總長(zhǎng)120m，可模擬規(guī)則波、常用頻譜以及自定義頻譜的不規(guī)則波、斜向波、孤立波及聚焦波等，且具有主動(dòng)式二次反射吸收功能，吸收率大于80%；生成的規(guī)則波最大波高可達(dá)0.5m，不規(guī)則最大有效波高為0.25m，周期范圍為0.5s～5s；造流系統(tǒng)采用池底循環(huán)雙向造流型式，可形成在0.5m水深工況下的最大流速為0.2m/s；造風(fēng)系統(tǒng)采用44 臺(tái)風(fēng)機(jī)的風(fēng)陣結(jié)構(gòu)，可生成試驗(yàn)區(qū)域3m 以內(nèi)10.0m/s 的風(fēng)場(chǎng)，能準(zhǔn)確模擬自然定常與非定常風(fēng)譜以及人造風(fēng)譜。

1.2 建設(shè)模式

L 型風(fēng)浪流港池系統(tǒng)計(jì)劃總投資約6900 萬(wàn)元。因該設(shè)施建設(shè)來(lái)源于河海大學(xué)港口海岸與近海工程學(xué)院的廣大教師教學(xué)科研需求，為了充分調(diào)動(dòng)學(xué)院和教師的責(zé)任感和主動(dòng)性，河海大學(xué)創(chuàng)新性地在學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目中使用了“風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)、利益共享”的新模式[4]，該設(shè)施建設(shè)經(jīng)費(fèi)主要由學(xué)?！半p一流”學(xué)科建設(shè)經(jīng)費(fèi)投入，另由港口海岸與近海工程學(xué)院和學(xué)院教師籌集經(jīng)費(fèi)800 萬(wàn)，建成后由港口海岸與近海工程學(xué)院代學(xué)校管理，為港池系統(tǒng)的高效運(yùn)行提供

1.3 建設(shè)過(guò)程

L 型風(fēng)浪流港池系統(tǒng)建設(shè)位置位于河海大學(xué)江寧校區(qū)牛首山科技園試驗(yàn)廳內(nèi)，由南京市第九建筑安裝工程有限公司總承包施工。自2021 年10 月開(kāi)工建設(shè)，期間解決了地下水庫(kù)基地置換、抗浮錨桿施工塌孔、有限空間造流管道吊裝、高精度面層控制等技術(shù)難題，優(yōu)化施工順序、確保工程質(zhì)量，一期工程于2022年11月竣工。

2 運(yùn)營(yíng)管理

2.1 管理辦法

為規(guī)范和加強(qiáng)港池系統(tǒng)場(chǎng)地及設(shè)備管理，建立責(zé)權(quán)明晰、公平公正、注重實(shí)效的管理機(jī)制。根據(jù)學(xué)校相關(guān)會(huì)議精神，在學(xué)校資產(chǎn)與實(shí)驗(yàn)室管理處的監(jiān)管下，港口海岸與近海工程學(xué)院按照“集中管理、有償使用、開(kāi)放共享”原則制定了《L 型風(fēng)浪流港池系統(tǒng)使用管理辦法（暫行）》[5]，對(duì)設(shè)備預(yù)約程序、預(yù)約單元時(shí)長(zhǎng)、使用收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)等均做出了相關(guān)規(guī)定。

2.2 管理模式

L 型風(fēng)浪流港池由港口航道工程與海岸科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心安排專人管理、專人操作，面向校內(nèi)外開(kāi)放運(yùn)行。港口航道工程與海岸科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心是港口海岸與近海工程學(xué)院的二級(jí)部門，專門負(fù)責(zé)學(xué)院的設(shè)備場(chǎng)地管理、規(guī)劃、建設(shè)及技術(shù)支持。港口航道工程與海岸科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心在崗位設(shè)置中針對(duì)L 型風(fēng)浪流港池設(shè)置了專門崗位，明確L 型風(fēng)浪流港池管理人員的職責(zé)及考核標(biāo)準(zhǔn)，以便更好、更高效地管理L 型風(fēng)浪流港池。

3 運(yùn)維評(píng)價(jià)

大型儀器設(shè)施建設(shè)完成后應(yīng)對(duì)其效益進(jìn)行評(píng)價(jià)。2015 年國(guó)務(wù)院下發(fā)關(guān)于國(guó)家重大科研基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器向社會(huì)開(kāi)放的意見(jiàn)（國(guó)發(fā)〔2014〕70 號(hào)），意見(jiàn)要求推進(jìn)高等學(xué)?？蒲谢A(chǔ)設(shè)施和科研儀器的全面開(kāi)放、充分共享，提高科研設(shè)施與儀器使用、配置的效率和效益，強(qiáng)調(diào)需要建立科研設(shè)施與儀器開(kāi)放評(píng)價(jià)體系，定期對(duì)其共享情況進(jìn)行評(píng)價(jià)考核，并將評(píng)價(jià)結(jié)果作為科研設(shè)施購(gòu)置、資產(chǎn)管理、財(cái)政資金補(bǔ)助的重要依據(jù)[6]。

根據(jù)教育部要求：專用設(shè)備使用機(jī)時(shí)最低為 800 h/年，通用設(shè)備使用機(jī)時(shí)最低為1400 h/年。L 型港池自2022 年11 月下旬投入使用，教學(xué)科研任務(wù)非常飽滿，截至2023 年5 月25 日已使用187 天（僅春節(jié)期間8 天未使用），按每天8 小時(shí)計(jì)算，已使用1496 小時(shí)，遠(yuǎn)超于教育部規(guī)定的年使用機(jī)時(shí)，這說(shuō)明該設(shè)施使用效率非常高，充分發(fā)揮了重大科研設(shè)施的作用。

L 型港池自運(yùn)行以來(lái)承擔(dān)科研項(xiàng)目3 項(xiàng)，研究對(duì)象包括碼頭、防波堤、大型船舶等，通過(guò)大比尺以及不同水動(dòng)力耦合條件的物模實(shí)驗(yàn)條件，突破傳統(tǒng)小比尺模型研究的技術(shù)瓶頸、創(chuàng)建遠(yuǎn)海島礁及“一帶一路”港口建設(shè)開(kāi)發(fā)與保護(hù)的新理論新方法、創(chuàng)新海島海洋能高效利用與工程安全運(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)。為“雙一流”建設(shè)“人才培養(yǎng)”，提升水運(yùn)科研能力，凝煉高水平科研成果提供了有力支撐。

4 總結(jié)

本文以L 型風(fēng)浪流港池為例介紹了大型水運(yùn)工程試驗(yàn)設(shè)施的建設(shè)、管理及運(yùn)維，L 型風(fēng)浪流港池的建設(shè)源于一線教學(xué)科研人員的需求驅(qū)動(dòng)，基于此河海大學(xué)首次在學(xué)科建設(shè)中嘗試了“風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)、利益共享”的新模式。港池建設(shè)完成后，管理規(guī)范、運(yùn)營(yíng)平穩(wěn)、效益顯著。L 型風(fēng)浪流港池的建設(shè)管理模式為大型水運(yùn)工程試驗(yàn)設(shè)施建設(shè)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)和借鑒。