从造浪到测沙到破冰 为大洋之上国之重器筑牢安全底线 | 把大海“搬”进实验室→

央视网消息：“十五五”规划建议对强化国家战略科技力量、强化关键核心技术攻关作出重点部署。国家重点实验室、国家工程研究中心作为科技创新重要载体，一头连着基础研究原始创新，一头连着产业落地与国计民生。如今，从跨海大桥到海上风电，从深海油气到极地科考，越来越多的大国工程正在走向深远海。然而，海洋环境极端复杂，台风、巨浪、海冰，每一项都可能对工程设施构成致命威胁。如何确保这些海上工程扛得住、站得稳？ 把大海“搬”进实验室 你敢信吗？就在这个像游泳池一样的池子里，科学家能把大海“造”出来，这里是海岸与海洋工程全国重点实验室。跨海大桥会不会被海浪掀翻，海上的风电能不能扛住台风，甚至科考船能不能安全到达北极，答案就藏在这个实验室里。 这个是海上漂浮风电机的模型，它漂在水上，靠浮力支撑、靠锚链固定，这样它就能走向更深、风更大的远海区域。

这个造浪池可以精确调控波浪，造出各种复杂波形。池子里还布设了波浪监测装置、光学测量系统、测力天平、应变传感器和压力传感器等设备，可以精准监测浪高周期、浮体运动、结构受力等数据，为各类海上装备设计提供参数支撑。 海岸与海洋工程全国重点实验室副主任林毅峰介绍，整个物理模型实验主要是测试漂浮风电结构在真实海况情况下的运动性能，主要结构上的受力能不能满足设计要求。 浪是海洋工程结构物面临的主要风险之一，把浪测准，把装备测透，是大国工程安全下海的关键一步。 你知道吗，海底也会刮沙尘暴。沙子一冲，风机的底桩埋深就会变浅，海底的电缆就可能会裸露。所以只有搞清楚沙子的脾气，才能给这些踩在海床上的大国工程提供安全保障。 海岸与海洋工程全国重点实验室博士生尹玉茜介绍，这个水槽是目前全国最大的一个循环水槽，可以实时监测沙子的冲刷状态，只有更好了解才能知道怎么去进行防护。 研究人员介绍，正在测试的是实验室自主研发的开孔圆台防护措施。它像一个带孔的“大斗笠”，水流来了，斗笠挡住桩周的沙不被冲走；侧壁的小孔又让沙子顺水流入内部，埋深不降反增。更妙的是，斗笠后方还会形成淤积，正好把海底电缆埋得更厚、更安全。

除了能够模拟海里的波浪和海底的泥沙，这里还有更严苛的实验场。可以从夏天一秒钟穿越到北极的冬天，温度可以达到零下30摄氏度，这里就是低温环境实验区，这个冰是珍贵的北极冰。 海岸与海洋工程全国重点实验室教授卢鹏介绍，现在海洋的发展从近岸走向深远海，最远的海在地球的两极。要开发南北极最核心的要搞清楚冰，对于工程装备和设施来讲，冰对结构物的作用是在极地最最重要的。 卢教授常年泡在实验室里和冰打交道，这一屋子的冰很多都是他亲自从南北极带回来的。他表示，冰的力学强度等参数是破冰船设计、极地航线规划、冰区装备安全的核心依据。 基础研究为深远海工程赋能

我国海上风电累计装机容量已连续多年位居全球首位，大部分集中在近海。走向水深更深、风力更大、海况更复杂的深远海，漂浮式风电是关键一步。 这个是目前全球单机容量最大的16兆瓦的漂浮式海上风电，它不是坐落于海床之上的，而是漂浮在海上。由于这个地方是深海区域，所以浪非常大，要想让它漂得稳，就得提前在实验室把浪研究透。 这个叶轮直径252米的庞然大物稳稳矗立在海面上。让它站稳的是浮力、稳性和系泊等多重因素的精妙配合。而这些工程设计的背后，有实验室长期基础研究的支撑。

三峡上海院漂浮式海上风电工程师姜书舟介绍，要保证风机能够安全在海上运行，需要通过实验室的实验得到一些参数，反哺于平台基础设计，连接结构这一次已经全部实现百分百国产化。在极端的情况下，连接部位能达到接近1000吨的受力。 这座16兆瓦漂浮式风电平台，每年可发出约4465万千瓦时清洁电能，满足2.4万户家庭一年的用电。基础研究与工程实践相互支撑，正在为我国深远海风能的规模化、商业化开发打开更广阔的空间。 在实验室遇见“深蓝”未来

走向深远海，深海油气开发、海洋新能源高效利用，仍有诸多技术难题亟待突破。科研人员正积极探索风能、波浪能如何在同一片海域“共生”，为我国深远海资源开发积蓄未来力量。 记者就站在一个巨大的风机里，这里足足有6米多高，这里是一个正在施工建设的实验室，有了这些设备，实验室研究的项目就又多了一项，那就是海上的大风。 大连理工大学建设工程学院港航与海洋工程系副主任乔东生介绍，现在的位置是风机的天花板上面，脚下是一个50米长、30米宽，深达到10米的水池，实现了世界上唯一的一个风浪联合作用的海洋工程的深水池。

研究人员表示，这座风浪联合实验室配合前沿技术，可以模拟出超过3000米的作业水深和17级大风。我国大量油气资源都藏在3000米水深的海底。这意味着，未来开展各类海洋油气浮式结构物的开发都能在这里先做个“预演”。关于未来，实验室的目光还投向了波浪能。 海岸与海洋工程全国重点实验室副主任林毅峰表示，风大的地方它的波浪往往是比较大的，他们在想能不能把波浪能的装置跟海上风电的装置结合起来一起开发。 这种“风浪合一”的装置，无需额外占用海域资源，就能实现风能与波浪能的同步协同开发，可以显著提升海域综合利用率。 海岸与海洋工程全国重点实验室主任宁德志表示，实验室聚焦复杂海洋动力环境、极端海洋灾害防控、深海资源和海洋新能源开发利用等关键方向，取得多项原创性标志性成果。相关成果已成功应用于近百项国家重大工程，是中国海岸与海洋工程领域重要的国家战略科技力量。 从造浪到测沙到破冰，这座把大海“搬”进实验室的全国重点实验室，正在为中国走向深远海、走向两极，提供着一块块不可替代的“基石”。