大型水運工程試驗設(shè)施的建設(shè)、管理及運維評價
——以L 型風浪流港池為例

朱瑞虎，鄭金海，張繼生，嚴士常，張冠卿

（河海大學 港口海岸與近海工程學院，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)代科學研究的重要基礎(chǔ)條件和戰(zhàn)略性科技資源，是高校教學、科研和科技開發(fā)的必備手段和重要物質(zhì)條件[1]。隨著海洋強國戰(zhàn)略的實施，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)中的科研問題，更大、更先進的物理模型實驗場地及設(shè)施建設(shè)需求愈加強烈[2]。河海大學水利工程作為“雙一流”建設(shè)的重點學科，從學科建設(shè)和學科發(fā)展角度開始提出L 型風浪流港池建設(shè)方案。經(jīng)過調(diào)研、論證、設(shè)計，河海大學2022 年完成建設(shè)了L 型風浪流港池。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科意義，同時河海大學在L 型港池的建設(shè)和管理模式上進行了創(chuàng)新探索，本文從建設(shè)、管理及近半年的運行評價介紹了L 型港池的建設(shè)運行模式，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 型風浪流港池系統(tǒng)具有同時造風、造浪、造流功能，系統(tǒng)包括港池、造波系統(tǒng)、造流系統(tǒng)、造風系統(tǒng)等主要部分，平面布置如圖1 所示，因造波機在港池內(nèi)相鄰兩邊分別長72m 和48m 呈“L”型布置，故稱L 型港池系統(tǒng)。港池長84m、寬70m、深1.5m，中部布置長5m、寬5m、下沉2m 的局部深井；L 型造波系統(tǒng)的造波機總長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；造風系統(tǒng)采用44 臺風機的風陣結(jié)構(gòu)，可生成試驗區(qū)域3m 以內(nèi)10.0m/s 的風場，能準確模擬自然定常與非定常風譜以及人造風譜。

1.2 建設(shè)模式

L 型風浪流港池系統(tǒng)計劃總投資約6900 萬元。因該設(shè)施建設(shè)來源于河海大學港口海岸與近海工程學院的廣大教師教學科研需求，為了充分調(diào)動學院和教師的責任感和主動性，河海大學創(chuàng)新性地在學科建設(shè)項目中使用了“風險共擔、利益共享”的新模式[4]，該設(shè)施建設(shè)經(jīng)費主要由學校“雙一流”學科建設(shè)經(jīng)費投入，另由港口海岸與近海工程學院和學院教師籌集經(jīng)費800 萬，建成后由港口海岸與近海工程學院代學校管理，為港池系統(tǒng)的高效運行提供

1.3 建設(shè)過程

L 型風浪流港池系統(tǒng)建設(shè)位置位于河海大學江寧校區(qū)牛首山科技園試驗廳內(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 月開工建設(shè)，期間解決了地下水庫基地置換、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 運營管理

2.1 管理辦法

為規(guī)范和加強港池系統(tǒng)場地及設(shè)備管理，建立責權(quán)明晰、公平公正、注重實效的管理機制。根據(jù)學校相關(guān)會議精神，在學校資產(chǎn)與實驗室管理處的監(jiān)管下，港口海岸與近海工程學院按照“集中管理、有償使用、開放共享”原則制定了《L 型風浪流港池系統(tǒng)使用管理辦法（暫行）》[5]，對設(shè)備預(yù)約程序、預(yù)約單元時長、使用收費標準等均做出了相關(guān)規(guī)定。

2.2 管理模式

L 型風浪流港池由港口航道工程與海岸科學實驗中心安排專人管理、專人操作，面向校內(nèi)外開放運行。港口航道工程與海岸科學實驗中心是港口海岸與近海工程學院的二級部門，專門負責學院的設(shè)備場地管理、規(guī)劃、建設(shè)及技術(shù)支持。港口航道工程與海岸科學實驗中心在崗位設(shè)置中針對L 型風浪流港池設(shè)置了專門崗位，明確L 型風浪流港池管理人員的職責及考核標準，以便更好、更高效地管理L 型風浪流港池。

3 運維評價

大型儀器設(shè)施建設(shè)完成后應(yīng)對其效益進行評價。2015 年國務(wù)院下發(fā)關(guān)于國家重大科研基礎(chǔ)設(shè)施和大型科研儀器向社會開放的意見（國發(fā)〔2014〕70 號），意見要求推進高等學校科研基礎(chǔ)設(shè)施和科研儀器的全面開放、充分共享，提高科研設(shè)施與儀器使用、配置的效率和效益，強調(diào)需要建立科研設(shè)施與儀器開放評價體系，定期對其共享情況進行評價考核，并將評價結(jié)果作為科研設(shè)施購置、資產(chǎn)管理、財政資金補助的重要依據(jù)[6]。

根據(jù)教育部要求：專用設(shè)備使用機時最低為 800 h/年，通用設(shè)備使用機時最低為1400 h/年。L 型港池自2022 年11 月下旬投入使用，教學科研任務(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 小時計算，已使用1496 小時，遠超于教育部規(guī)定的年使用機時，這說明該設(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 型港池自運行以來承擔科研項目3 項，研究對象包括碼頭、防波堤、大型船舶等，通過大比尺以及不同水動力耦合條件的物模實驗條件，突破傳統(tǒng)小比尺模型研究的技術(shù)瓶頸、創(chuàng)建遠海島礁及“一帶一路”港口建設(shè)開發(fā)與保護的新理論新方法、創(chuàng)新海島海洋能高效利用與工程安全運行的關(guān)鍵技術(shù)。為“雙一流”建設(shè)“人才培養(yǎng)”，提升水運科研能力，凝煉高水平科研成果提供了有力支撐。

4 總結(jié)

本文以L 型風浪流港池為例介紹了大型水運工程試驗設(shè)施的建設(shè)、管理及運維，L 型風浪流港池的建設(shè)源于一線教學科研人員的需求驅(qū)動，基于此河海大學首次在學科建設(shè)中嘗試了“風險共擔、利益共享”的新模式。港池建設(shè)完成后，管理規(guī)范、運營平穩(wěn)、效益顯著。L 型風浪流港池的建設(shè)管理模式為大型水運工程試驗設(shè)施建設(shè)提供了寶貴經(jīng)驗和借鑒。