大型水运工程试验设施的建设、管理及运维评价——以L 型风浪流港池为例

朱瑞虎，郑金海，张继生，严士常，张冠卿

（河海大学 港口海岸与近海工程学院，江苏 南京 210098）

大型仪器设备是科研工作者探索未知世界的利器，是现代科学研究的重要基础条件和战略性科技资源，是高校教学、科研和科技开发的必备手段和重要物质条件[1]。随着海洋强国战略的实施，海洋工程建设向离岸化、大型化发展。为解决大型海洋工程建设中的科研问题，更大、更先进的物理模型实验场地及设施建设需求愈加强烈[2]。河海大学水利工程作为“双一流”建设的重点学科，从学科建设和学科发展角度开始提出L 型风浪流港池建设方案。经过调研、论证、设计，河海大学2022 年完成建设了L 型风浪流港池。作为双一流建设的大型科研设施-L 型港池的建成具有重要的学科意义，同时河海大学在L 型港池的建设和管理模式上进行了创新探索，本文从建设、管理及近半年的运行评价介绍了L 型港池的建设运行模式，为其他大型科研设备建设提供参考[3]。

1 港池建设

1.1 建设方案

L 型风浪流港池系统具有同时造风、造浪、造流功能，系统包括港池、造波系统、造流系统、造风系统等主要部分，平面布置如图1 所示，因造波机在港池内相邻两边分别长72m 和48m 呈“L”型布置，故称L 型港池系统。港池长84m、宽70m、深1.5m，中部布置长5m、宽5m、下沉2m 的局部深井；L 型造波系统的造波机总长120m，可模拟规则波、常用频谱以及自定义频谱的不规则波、斜向波、孤立波及聚焦波等，且具有主动式二次反射吸收功能，吸收率大于80%；生成的规则波最大波高可达0.5m，不规则最大有效波高为0.25m，周期范围为0.5s～5s；造流系统采用池底循环双向造流型式，可形成在0.5m水深工况下的最大流速为0.2m/s；造风系统采用44 台风机的风阵结构，可生成试验区域3m 以内10.0m/s 的风场，能准确模拟自然定常与非定常风谱以及人造风谱。

1.2 建设模式

L 型风浪流港池系统计划总投资约6900 万元。因该设施建设来源于河海大学港口海岸与近海工程学院的广大教师教学科研需求，为了充分调动学院和教师的责任感和主动性，河海大学创新性地在学科建设项目中使用了“风险共担、利益共享”的新模式[4]，该设施建设经费主要由学校“双一流”学科建设经费投入，另由港口海岸与近海工程学院和学院教师筹集经费800 万，建成后由港口海岸与近海工程学院代学校管理，为港池系统的高效运行提供

1.3 建设过程

L 型风浪流港池系统建设位置位于河海大学江宁校区牛首山科技园试验厅内，由南京市第九建筑安装工程有限公司总承包施工。自2021 年10 月开工建设，期间解决了地下水库基地置换、抗浮锚杆施工塌孔、有限空间造流管道吊装、高精度面层控制等技术难题，优化施工顺序、确保工程质量，一期工程于2022年11月竣工。

2 运营管理

2.1 管理办法

为规范和加强港池系统场地及设备管理，建立责权明晰、公平公正、注重实效的管理机制。根据学校相关会议精神，在学校资产与实验室管理处的监管下，港口海岸与近海工程学院按照“集中管理、有偿使用、开放共享”原则制定了《L 型风浪流港池系统使用管理办法（暂行）》[5]，对设备预约程序、预约单元时长、使用收费标准等均做出了相关规定。

2.2 管理模式

L 型风浪流港池由港口航道工程与海岸科学实验中心安排专人管理、专人操作，面向校内外开放运行。港口航道工程与海岸科学实验中心是港口海岸与近海工程学院的二级部门，专门负责学院的设备场地管理、规划、建设及技术支持。港口航道工程与海岸科学实验中心在岗位设置中针对L 型风浪流港池设置了专门岗位，明确L 型风浪流港池管理人员的职责及考核标准，以便更好、更高效地管理L 型风浪流港池。

3 运维评价

大型仪器设施建设完成后应对其效益进行评价。2015 年国务院下发关于国家重大科研基础设施和大型科研仪器向社会开放的意见（国发〔2014〕70 号），意见要求推进高等学校科研基础设施和科研仪器的全面开放、充分共享，提高科研设施与仪器使用、配置的效率和效益，强调需要建立科研设施与仪器开放评价体系，定期对其共享情况进行评价考核，并将评价结果作为科研设施购置、资产管理、财政资金补助的重要依据[6]。

根据教育部要求：专用设备使用机时最低为 800 h/年，通用设备使用机时最低为1400 h/年。L 型港池自2022 年11 月下旬投入使用，教学科研任务非常饱满，截至2023 年5 月25 日已使用187 天（仅春节期间8 天未使用），按每天8 小时计算，已使用1496 小时，远超于教育部规定的年使用机时，这说明该设施使用效率非常高，充分发挥了重大科研设施的作用。

L 型港池自运行以来承担科研项目3 项，研究对象包括码头、防波堤、大型船舶等，通过大比尺以及不同水动力耦合条件的物模实验条件，突破传统小比尺模型研究的技术瓶颈、创建远海岛礁及“一带一路”港口建设开发与保护的新理论新方法、创新海岛海洋能高效利用与工程安全运行的关键技术。为“双一流”建设“人才培养”，提升水运科研能力，凝炼高水平科研成果提供了有力支撑。

4 总结

本文以L 型风浪流港池为例介绍了大型水运工程试验设施的建设、管理及运维，L 型风浪流港池的建设源于一线教学科研人员的需求驱动，基于此河海大学首次在学科建设中尝试了“风险共担、利益共享”的新模式。港池建设完成后，管理规范、运营平稳、效益显著。L 型风浪流港池的建设管理模式为大型水运工程试验设施建设提供了宝贵经验和借鉴。