渔港工程研究进展及未来发展方向

王 刚，孙一艳，陈 丁

(中国水产科学研究院渔业工程研究所，北京 100141)

近年来，国家日益重视沿海渔业防灾减灾体系和现代化渔港体系的建设，特别是“十三五”以来，提出在全国沿海推动建设十大沿海渔港群、93个渔港经济区[1]，同时在沿海渔港开展环境综合整治工作[2]，渔港建设逐步迈进高质量发展阶段，这些政策和工作的推进实施，都需要依托渔港工程领域科技进步的支撑和引领，不断提高渔港工程领域的集成创新能力和引进消化再创新能力，推进渔港现代化和促进渔业高质量发展。

1 国内外渔港研究进展及动态

1.1 国内渔港研究进展

在渔港发展战略方面有所突破。渔港功能多样化及渔港渔村一体化[3]、高标准、高质量渔港[4]、多功能生态环保型渔港[5]、多功能现代化渔港[6]等发展模式不断提出。同时，渔港建设与国家战略、国家政策结合得更加紧密，渔港经济区战略的提出[7-8]，为助推渔港现代化指引了方向。

在渔港防灾减灾方面成效显著。通过对202 kW(275马力)与441 kW(600马力)拖网渔船进行作业泊稳物模试验，得出了重现期为2年的累计频率为4%的波高(H4%)小于0.5 m的渔港码头作业泊稳条件[9]；通过对202 kW(275马力)拖网渔船进行锚泊泊稳物模试验，研究在风、浪、流单独、两两组合以及共同作用下，渔船艏艉双锚锚泊时运动量的变化规律，给出了允许最大波高小于1 m的锚泊泊稳条件[10-12]，构建了渔港泊稳安全标准。通过对登陆中国的强台风等级以上的热带气旋对渔港、渔船及渔民造成损失的实例分析，从防波堤设计标准、避风锚地底质和锚泊方式3个方面对避风型渔港的避风因素进行了研究[13]；引入蒙特卡罗(Monte Carle)方法建立了渔港避风锚地面积计算的随机模拟模型，采用不同的概率分布刻画各相关参数，获得避风锚地面积的概率分布[14]；提出了渔船采用并排搁浅锚泊可有效避强台风或超强台风的关键模式[15]；从安全辅助设施、监控指挥设施和后勤保障设施3方面提出了渔船避风锚地避风能力提升工程措施[16]。该研究成果应用于行业规划和建设标准的制定，近十年，推动中国沿海渔港的有效避风率从10级避风水平的35%提升到了11级避风水平的60%，显著改善了渔船停泊和避风条件，提高了渔港渔村的避风减灾能力。

在渔港工程模拟技术方面不断发展。利用水动力工程分析软件MIKE21和第3代海浪数学模型SWAN对拟建渔港港内波浪场、潮流场及泥沙运动进行数值模拟分析论证已得到广泛应用[17-19]，使得渔港建设更加安全、经济；普遍采用不规则波开展防波堤结构波浪模型试验，数据的采集和处理实现自动化和智能化，提高了精度，为优化防波堤结构、堤顶高程、护面块体的安全稳定性以及验证港内泊稳条件提供重要决策依据，很大程度提高了防波堤的安全性和经济性[20-23]。

在渔港软基处理技术方面，取得了一批成果[24-25]。开展了“振冲碎石桩复合地基在渔港重力式码头工程的应用研究”，提出了振冲桩处理地基的适用条件、施工工艺、主要设计参数、承载力检测与评价方法，实现了振冲碎石桩处理渔港码头软弱地基零的突破，达到国内领先水平[26]。结合全国沿海渔港多个防波堤工程，开展了爆炸排淤填石处理防波堤软弱地基应用技术研究，突破了置换软基厚度不宜超过12 m的适用条件，解决了江苏、浙江、福建沿海台风灾害多发地区防波堤软基厚度大、项目实施难的瓶颈问题。结合防波堤爆破排淤填石软基处理工程，在内侧利用防波堤堤身开挖基槽建设码头，码头基础处理采用爆破夯实，形成的“爆破排淤填石+水下爆破夯实”的防波堤兼码头基础处理模式，为类似项目提供了应用范例[27]。

在防波堤和码头新结构研究与应用方面有所进展。为避免渔港防护建筑物造成潮流流场、流向、流速改变，造成港区泥沙淤积，以及港区水域流速、流向、流量的改变，导致港区水体交换不畅使水环境恶化的不利影响，采用透空式、浮式防波堤工程技术，保障了港内泊稳条件和水体交换，避免和减轻了港区的泥沙淤积[20,23,28-29]。为改善码头前作业泊稳条件，消减码头前波高，首次提出了带消浪孔新型重力式码头结构，研究了该码头结构的消波原理与性能，分析了孔径和孔深对波浪消减作用的影响[30-31]，为改善港内泊稳提供新的思路和方法。

1.2 国外发达国家渔港研究动态

发达国家和地区在渔港工程领域结合水产学科，广泛开展了现代渔港渔场渔村一体化发展战略和相关规划设计技术、渔港渔村防灾减灾相关工程技术、渔港水域生态环境保护修复技术、自然协调型渔港建设技术等方面的研究与开发，为发达国家和地区渔港现代化及渔业可持续发展做出巨大贡献。

日本现有各类渔港2 909座[32]，从1950年公布实施《渔港法》以来，在持续加强渔港建设的同时，对渔港开展了比较系统和全面的研究，主要集中在渔港发展战略、渔港功能多元化建设、渔港停泊区的泊稳、防波堤安全、渔港防淤减淤及海岸带保护、软弱地基处理、防灾减灾、渔港水域生态环境保护、自然协调型渔港建设、渔港工程诊断和修复、渔港管理信息化、渔港后评价等方面。在渔港发展战略方面，提出了渔港渔场渔村一体化的发展战略；在防灾减灾方面，采用多道防波堤以掩护改善港内泊稳，采用防波堤、防潮堤相结合的多重防护模式保护渔港后方渔村的安全[33]；在渔港港内泊稳标准方面，提出航道允许最大波高为1.2 m，码头作业允许最大波高为0.4 m，锚地允许最大波高为0.5 m[32]；在渔港水域生态环境保护修复技术方面，研究应用了利用波浪、潮汐带有海水交换功能的新式防波堤[34]，潜堤式、圆孔式海水导入工程[35]，利用红树林护岸改善港内水质[36]，增设过水闸门等工程技术；在自然协调型渔港建设技术方面，研究提出了自然调和型渔港防波堤藻场的建设[37]，充分发挥渔港外围设施的增殖功能。

韩国现有各类渔港 2 235 座[38]，进入21世纪后，随着渔村的建设发展及休闲渔业需求的增加，韩国渔港已朝着多功能的方向发展，渔港建设步入了转型期。韩国提出的渔港发展方向是：加强对落后渔港的改善，加快国家投资渔港建设，提高完工率和渔港装备水平；大力开发多功能的综合性渔港，使渔业与休闲、疗养、观光旅游等行业联系起来，进一步提升渔港的综合实力。同时，配合渔港开发，逐步改善渔村生活环境，创造更多的就业机会，增加渔民收入，逐步将城市劳动力引入渔村，进一步推进渔村、渔港文化旅游产业的发展[38]。

美国渔港建设不仅满足了最基本的生产功能，而且充分利用了渔港自身和周边的观光资源、自然景观和社会人文活动，进行了再发展[39]。例如美国旧金山渔人码头，港内设置了直销鱼市场、游艇码头、购物一条街、美食餐厅等多元化设施，开展了海狮观赏和水族馆参观活动，港外又整合了离岛游览、游艇码头、海事博物馆、历史建筑、海军纪念公园、沙滩等观光旅游资源，造就了世界闻名的休闲渔港；美国马里兰州巴尔的摩内港(Baltimore Inner Harbor)设置了游艇码头，港外又整合了科学教育馆、空中走廊、剧场、购物商场、古帆船博物馆、美食餐厅、水族馆、历史建筑、公园广场等观光休闲资源，构成了水域及陆域的游憩观光带。

1.3 国内外对比分析

相比于发达国家，尤其是日本，中国存在以下差距：一是，渔港工程研究顶层设计不足，支持力度不够，缺乏系统的、全面的渔港工程研究方向和研究内容的布局，中国渔港建设技术及综合功能的发挥离发达国家还有较大的差距。二是，在现代渔港(渔港经济区)规划建设、港域生态环境保护修复、自然协调型渔港建设等技术的研究方面还属于研究起步阶段，与国际先进水平有10年左右的差距，并滞后于中国渔业经济的发展，影响了渔港在沿海社会经济发展中重要功能的发挥。三是，中国渔港减灾技术支撑力不足，由于防灾减灾涉及多学科和领域，且渔港减灾科学研究和技术创新人员队伍不足，在渔港降低台风灾害风险、避风等级评估理论等方面的研究严重滞后于渔业减灾的需求。

2 发展趋势

2.1 避风减灾对策研究是需要长期研究的重点内容

保障渔港渔村安全是渔港渔村持续健康发展的基础条件，面对近年来极端天气灾害频率和强度增大的严峻形势，通过数值模拟和物理模拟技术，开展港内安全锚泊、防波堤结构安全、渔港防灾减灾规划与灾害应急、渔港及锚地避风能力提升技术的研究，提高渔港渔村的避风减灾能力，保障渔港和渔村的安全。

2.2 渔港渔村的功能多元化技术研究将成为主流

面对海洋捕捞产量逐渐萎缩的趋势，中国渔业发展转方式、调结构，绿色和高质量发展。另随着经济社会发展，国民休闲旅游需求日趋增加，发达国家一直致力于渔港渔村功能多元化的发展研究，通过渔港渔村功能多元化措施和规划技术研究，实现港产城(镇)融合发展，逐渐实现渔港渔村的振兴和繁荣。

2.3 渔港环境整治提升技术成为热点

随着经济社会的发展，环境治理和追求食物安全有效供给是全球的共识，发达国家对环境治理和水产品质量卫生高度重视，也开展了很多的研究，对提升渔港环境、拓展渔港功能和水产品流通安全起到了重要的作用。通过渔港水陆域环境整治提升工程技术的应用，改进渔港污染防治和水产品流通环节高度卫生设施设备的配备，不断改善提升渔港整体环境，为国民提供安全、放心的水产品供给。

2.4 自然协调型渔港建设成为前沿技术

现代经济社会发展，对渔港建设提出了绿色低碳、生态环保和可持续发展要求。把工程技术和水产学科进行有机的集成，建设和改造有利于海洋生物生息、繁殖的水工建筑物，充分发挥渔港的海洋牧场功能，减少渔港建设对海洋生态环境的负面影响，是未来渔港工程技术发展的前沿技术。

2.5 信息技术在渔港综合管理领域逐步拓展

借助数字地理信息、数字视频监控、北斗定位、泛在物联网、云计算等高科技手段，搭建数字渔港系统，有利于推动实现“依港管船”“依港管人”“依港管安全”“依港管渔获”；通过智能手机应用程序(App)，可为港内管理和从业人员完成信息查询及快速传递、渔港设施的日常检查、灾害的报告、照片影像资料的拍摄取证等提供技术手段，信息技术在渔港综合管理中的逐步应用将大大提高渔港的综合管理效率和水平。

3 “十四五”研究方向

3.1 提高现代渔港(渔港经济区)规划技术

为配合《全国沿海渔港建设规划(2018—2025年)》和《国家质量兴农战略规划(2018—2022年)》的实施，应重点开展现代渔港构建理论方法与渔港经济区建设模式研究，包括适应不同主导产业的现代渔港(渔港经济区)水陆域功能区规划布局技术；现代渔港(渔港经济区)投融资模式；现代渔港(渔港经济区)管理运营模式；现代渔港(渔港经济区)支持政策等。

3.2 强化渔港防灾减灾技术

近年来，极端天气灾害频率和强度增大，中国渔港防灾减灾技术研究严重滞后于渔港防灾减灾的需求，迫切需要长期系统开展相关技术研究。利用水动力试验室研究平台条件，开展渔港安全锚泊泊稳条件、渔港防灾减灾数值模拟、渔港工程抗灾性能设计、渔港防灾减灾规划与灾害应急、渔港和锚地避风能力提升、渔港渔村防灾减灾对策等关键技术研究，切实提高渔业的防灾减灾能力和水平。

3.3 完善高度卫生的渔港水产品流通设施建设技术

针对渔业发展“提质增效、减量增收、绿色发展、富裕渔民”的要求，结合出口水产品HACCP(食品安全管理体系认证)体系对卫生管理的要求，以及国民对水产品质量安全日益重视的需要，开展清洁低温海水导入设施、港区污水处理设施、卫生高效的水产品流通设施及卫生管理机制研究，用最少的投资完成渔港卫生管理设施的改造和建设，保障水产品的安全有效供给和国民健康。

3.4 加强渔港水域生态环境保护和修复技术

为保证渔船安全停泊，通过建设防波堤形成封闭的安全水域，但会导致海水交换差，再加上污染物的无序排放，导致港池水质、底质恶化，污染物聚集，渔港功能的多元化、水产品的安全有效供给、渔港环境的治理都迫切要求加强渔港水域生态环境保护和修复。通过研究带有导水管道或利用波浪、潮汐能量的潜堤式圆孔式海水导入设施，以便于促进海水交换功能的新式防波堤、透空式防波堤、浮式防波堤和浮式码头，利用红树林护岸改善港内水质，增设过水闸门等工程技术，促进港内外水体交换和港内水质净化。

4 结语

中国在渔港发展战略、渔港防灾减灾、渔港工程模拟技术、渔港软基处理、防波堤和码头新结构研究及应用方面取得了一定的进展，但在现代渔港(渔港经济区)规划建设、港域生态环境保护修复、自然协调型渔港建设、渔港防灾减灾等技术的研究方面还落后于发达国家，并滞后于中国渔业经济的发展，影响了渔港在沿海社会经济发展中重要功能的发挥。结合科技发展趋势和行业发展需求，“十四五”期间迫切需要从提高现代渔港(渔港经济区)规划技术、强化渔港防灾减灾技术、完善高度卫生的渔港水产品流通设施建设技术、加强渔港水域生态环境保护和修复技术4个方面加强科技研究，加快推进渔港现代化和高质量发展。