王 剛，孫一艷，陳 丁

(中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院漁業(yè)工程研究所，北京 100141)

近年來(lái)，國(guó)家日益重視沿海漁業(yè)防災(zāi)減災(zāi)體系和現(xiàn)代化漁港體系的建設(shè)，特別是“十三五”以來(lái)，提出在全國(guó)沿海推動(dòng)建設(shè)十大沿海漁港群、93個(gè)漁港經(jīng)濟(jì)區(qū)[1]，同時(shí)在沿海漁港開(kāi)展環(huán)境綜合整治工作[2]，漁港建設(shè)逐步邁進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展階段，這些政策和工作的推進(jìn)實(shí)施，都需要依托漁港工程領(lǐng)域科技進(jìn)步的支撐和引領(lǐng)，不斷提高漁港工程領(lǐng)域的集成創(chuàng)新能力和引進(jìn)消化再創(chuàng)新能力，推進(jìn)漁港現(xiàn)代化和促進(jìn)漁業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

1 國(guó)內(nèi)外漁港研究進(jìn)展及動(dòng)態(tài)

1.1 國(guó)內(nèi)漁港研究進(jìn)展

在漁港發(fā)展戰(zhàn)略方面有所突破。漁港功能多樣化及漁港漁村一體化[3]、高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量漁港[4]、多功能生態(tài)環(huán)保型漁港[5]、多功能現(xiàn)代化漁港[6]等發(fā)展模式不斷提出。同時(shí)，漁港建設(shè)與國(guó)家戰(zhàn)略、國(guó)家政策結(jié)合得更加緊密，漁港經(jīng)濟(jì)區(qū)戰(zhàn)略的提出[7-8]，為助推漁港現(xiàn)代化指引了方向。

在漁港防災(zāi)減災(zāi)方面成效顯著。通過(guò)對(duì)202 kW(275馬力)與441 kW(600馬力)拖網(wǎng)漁船進(jìn)行作業(yè)泊穩(wěn)物模試驗(yàn)，得出了重現(xiàn)期為2年的累計(jì)頻率為4%的波高(H4%)小于0.5 m的漁港碼頭作業(yè)泊穩(wěn)條件[9]；通過(guò)對(duì)202 kW(275馬力)拖網(wǎng)漁船進(jìn)行錨泊泊穩(wěn)物模試驗(yàn)，研究在風(fēng)、浪、流單獨(dú)、兩兩組合以及共同作用下，漁船艏艉雙錨錨泊時(shí)運(yùn)動(dòng)量的變化規(guī)律，給出了允許最大波高小于1 m的錨泊泊穩(wěn)條件[10-12]，構(gòu)建了漁港泊穩(wěn)安全標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)登陸中國(guó)的強(qiáng)臺(tái)風(fēng)等級(jí)以上的熱帶氣旋對(duì)漁港、漁船及漁民造成損失的實(shí)例分析，從防波堤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、避風(fēng)錨地底質(zhì)和錨泊方式3個(gè)方面對(duì)避風(fēng)型漁港的避風(fēng)因素進(jìn)行了研究[13]；引入蒙特卡羅(Monte Carle)方法建立了漁港避風(fēng)錨地面積計(jì)算的隨機(jī)模擬模型，采用不同的概率分布刻畫各相關(guān)參數(shù)，獲得避風(fēng)錨地面積的概率分布[14]；提出了漁船采用并排擱淺錨泊可有效避強(qiáng)臺(tái)風(fēng)或超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)的關(guān)鍵模式[15]；從安全輔助設(shè)施、監(jiān)控指揮設(shè)施和后勤保障設(shè)施3方面提出了漁船避風(fēng)錨地避風(fēng)能力提升工程措施[16]。該研究成果應(yīng)用于行業(yè)規(guī)劃和建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，近十年，推動(dòng)中國(guó)沿海漁港的有效避風(fēng)率從10級(jí)避風(fēng)水平的35%提升到了11級(jí)避風(fēng)水平的60%，顯著改善了漁船停泊和避風(fēng)條件，提高了漁港漁村的避風(fēng)減災(zāi)能力。

在漁港工程模擬技術(shù)方面不斷發(fā)展。利用水動(dòng)力工程分析軟件MIKE21和第3代海浪數(shù)學(xué)模型SWAN對(duì)擬建漁港港內(nèi)波浪場(chǎng)、潮流場(chǎng)及泥沙運(yùn)動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬分析論證已得到廣泛應(yīng)用[17-19]，使得漁港建設(shè)更加安全、經(jīng)濟(jì)；普遍采用不規(guī)則波開(kāi)展防波堤結(jié)構(gòu)波浪模型試驗(yàn)，數(shù)據(jù)的采集和處理實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和智能化，提高了精度，為優(yōu)化防波堤結(jié)構(gòu)、堤頂高程、護(hù)面塊體的安全穩(wěn)定性以及驗(yàn)證港內(nèi)泊穩(wěn)條件提供重要決策依據(jù)，很大程度提高了防波堤的安全性和經(jīng)濟(jì)性[20-23]。

在漁港軟基處理技術(shù)方面，取得了一批成果[24-25]。開(kāi)展了“振沖碎石樁復(fù)合地基在漁港重力式碼頭工程的應(yīng)用研究”，提出了振沖樁處理地基的適用條件、施工工藝、主要設(shè)計(jì)參數(shù)、承載力檢測(cè)與評(píng)價(jià)方法，實(shí)現(xiàn)了振沖碎石樁處理漁港碼頭軟弱地基零的突破，達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平[26]。結(jié)合全國(guó)沿海漁港多個(gè)防波堤工程，開(kāi)展了爆炸排淤填石處理防波堤軟弱地基應(yīng)用技術(shù)研究，突破了置換軟基厚度不宜超過(guò)12 m的適用條件，解決了江蘇、浙江、福建沿海臺(tái)風(fēng)災(zāi)害多發(fā)地區(qū)防波堤軟基厚度大、項(xiàng)目實(shí)施難的瓶頸問(wèn)題。結(jié)合防波堤爆破排淤填石軟基處理工程，在內(nèi)側(cè)利用防波堤堤身開(kāi)挖基槽建設(shè)碼頭，碼頭基礎(chǔ)處理采用爆破夯實(shí)，形成的“爆破排淤填石+水下爆破夯實(shí)”的防波堤兼碼頭基礎(chǔ)處理模式，為類似項(xiàng)目提供了應(yīng)用范例[27]。

在防波堤和碼頭新結(jié)構(gòu)研究與應(yīng)用方面有所進(jìn)展。為避免漁港防護(hù)建筑物造成潮流流場(chǎng)、流向、流速改變，造成港區(qū)泥沙淤積，以及港區(qū)水域流速、流向、流量的改變，導(dǎo)致港區(qū)水體交換不暢使水環(huán)境惡化的不利影響，采用透空式、浮式防波堤工程技術(shù)，保障了港內(nèi)泊穩(wěn)條件和水體交換，避免和減輕了港區(qū)的泥沙淤積[20,23,28-29]。為改善碼頭前作業(yè)泊穩(wěn)條件，消減碼頭前波高，首次提出了帶消浪孔新型重力式碼頭結(jié)構(gòu)，研究了該碼頭結(jié)構(gòu)的消波原理與性能，分析了孔徑和孔深對(duì)波浪消減作用的影響[30-31]，為改善港內(nèi)泊穩(wěn)提供新的思路和方法。

1.2 國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家漁港研究動(dòng)態(tài)

發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)在漁港工程領(lǐng)域結(jié)合水產(chǎn)學(xué)科，廣泛開(kāi)展了現(xiàn)代漁港漁場(chǎng)漁村一體化發(fā)展戰(zhàn)略和相關(guān)規(guī)劃設(shè)計(jì)技術(shù)、漁港漁村防災(zāi)減災(zāi)相關(guān)工程技術(shù)、漁港水域生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)技術(shù)、自然協(xié)調(diào)型漁港建設(shè)技術(shù)等方面的研究與開(kāi)發(fā)，為發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)漁港現(xiàn)代化及漁業(yè)可持續(xù)發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)。

日本現(xiàn)有各類漁港2 909座[32]，從1950年公布實(shí)施《漁港法》以來(lái)，在持續(xù)加強(qiáng)漁港建設(shè)的同時(shí)，對(duì)漁港開(kāi)展了比較系統(tǒng)和全面的研究，主要集中在漁港發(fā)展戰(zhàn)略、漁港功能多元化建設(shè)、漁港停泊區(qū)的泊穩(wěn)、防波堤安全、漁港防淤減淤及海岸帶保護(hù)、軟弱地基處理、防災(zāi)減災(zāi)、漁港水域生態(tài)環(huán)境保護(hù)、自然協(xié)調(diào)型漁港建設(shè)、漁港工程診斷和修復(fù)、漁港管理信息化、漁港后評(píng)價(jià)等方面。在漁港發(fā)展戰(zhàn)略方面，提出了漁港漁場(chǎng)漁村一體化的發(fā)展戰(zhàn)略；在防災(zāi)減災(zāi)方面，采用多道防波堤以掩護(hù)改善港內(nèi)泊穩(wěn)，采用防波堤、防潮堤相結(jié)合的多重防護(hù)模式保護(hù)漁港后方漁村的安全[33]；在漁港港內(nèi)泊穩(wěn)標(biāo)準(zhǔn)方面，提出航道允許最大波高為1.2 m，碼頭作業(yè)允許最大波高為0.4 m，錨地允許最大波高為0.5 m[32]；在漁港水域生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)技術(shù)方面，研究應(yīng)用了利用波浪、潮汐帶有海水交換功能的新式防波堤[34]，潛堤式、圓孔式海水導(dǎo)入工程[35]，利用紅樹(shù)林護(hù)岸改善港內(nèi)水質(zhì)[36]，增設(shè)過(guò)水閘門等工程技術(shù)；在自然協(xié)調(diào)型漁港建設(shè)技術(shù)方面，研究提出了自然調(diào)和型漁港防波堤藻場(chǎng)的建設(shè)[37]，充分發(fā)揮漁港外圍設(shè)施的增殖功能。

韓國(guó)現(xiàn)有各類漁港 2 235 座[38]，進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著漁村的建設(shè)發(fā)展及休閑漁業(yè)需求的增加，韓國(guó)漁港已朝著多功能的方向發(fā)展，漁港建設(shè)步入了轉(zhuǎn)型期。韓國(guó)提出的漁港發(fā)展方向是：加強(qiáng)對(duì)落后漁港的改善，加快國(guó)家投資漁港建設(shè)，提高完工率和漁港裝備水平；大力開(kāi)發(fā)多功能的綜合性漁港，使?jié)O業(yè)與休閑、療養(yǎng)、觀光旅游等行業(yè)聯(lián)系起來(lái)，進(jìn)一步提升漁港的綜合實(shí)力。同時(shí)，配合漁港開(kāi)發(fā)，逐步改善漁村生活環(huán)境，創(chuàng)造更多的就業(yè)機(jī)會(huì)，增加漁民收入，逐步將城市勞動(dòng)力引入漁村，進(jìn)一步推進(jìn)漁村、漁港文化旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[38]。

美國(guó)漁港建設(shè)不僅滿足了最基本的生產(chǎn)功能，而且充分利用了漁港自身和周邊的觀光資源、自然景觀和社會(huì)人文活動(dòng)，進(jìn)行了再發(fā)展[39]。例如美國(guó)舊金山漁人碼頭，港內(nèi)設(shè)置了直銷魚市場(chǎng)、游艇碼頭、購(gòu)物一條街、美食餐廳等多元化設(shè)施，開(kāi)展了海獅觀賞和水族館參觀活動(dòng)，港外又整合了離島游覽、游艇碼頭、海事博物館、歷史建筑、海軍紀(jì)念公園、沙灘等觀光旅游資源，造就了世界聞名的休閑漁港；美國(guó)馬里蘭州巴爾的摩內(nèi)港(Baltimore Inner Harbor)設(shè)置了游艇碼頭，港外又整合了科學(xué)教育館、空中走廊、劇場(chǎng)、購(gòu)物商場(chǎng)、古帆船博物館、美食餐廳、水族館、歷史建筑、公園廣場(chǎng)等觀光休閑資源，構(gòu)成了水域及陸域的游憩觀光帶。

1.3 國(guó)內(nèi)外對(duì)比分析

相比于發(fā)達(dá)國(guó)家，尤其是日本，中國(guó)存在以下差距：一是，漁港工程研究頂層設(shè)計(jì)不足，支持力度不夠，缺乏系統(tǒng)的、全面的漁港工程研究方向和研究?jī)?nèi)容的布局，中國(guó)漁港建設(shè)技術(shù)及綜合功能的發(fā)揮離發(fā)達(dá)國(guó)家還有較大的差距。二是，在現(xiàn)代漁港(漁港經(jīng)濟(jì)區(qū))規(guī)劃建設(shè)、港域生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)、自然協(xié)調(diào)型漁港建設(shè)等技術(shù)的研究方面還屬于研究起步階段，與國(guó)際先進(jìn)水平有10年左右的差距，并滯后于中國(guó)漁業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，影響了漁港在沿海社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中重要功能的發(fā)揮。三是，中國(guó)漁港減災(zāi)技術(shù)支撐力不足，由于防災(zāi)減災(zāi)涉及多學(xué)科和領(lǐng)域，且漁港減災(zāi)科學(xué)研究和技術(shù)創(chuàng)新人員隊(duì)伍不足，在漁港降低臺(tái)風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)、避風(fēng)等級(jí)評(píng)估理論等方面的研究嚴(yán)重滯后于漁業(yè)減災(zāi)的需求。

2 發(fā)展趨勢(shì)

2.1 避風(fēng)減災(zāi)對(duì)策研究是需要長(zhǎng)期研究的重點(diǎn)內(nèi)容

保障漁港漁村安全是漁港漁村持續(xù)健康發(fā)展的基礎(chǔ)條件，面對(duì)近年來(lái)極端天氣災(zāi)害頻率和強(qiáng)度增大的嚴(yán)峻形勢(shì)，通過(guò)數(shù)值模擬和物理模擬技術(shù)，開(kāi)展港內(nèi)安全錨泊、防波堤結(jié)構(gòu)安全、漁港防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃與災(zāi)害應(yīng)急、漁港及錨地避風(fēng)能力提升技術(shù)的研究，提高漁港漁村的避風(fēng)減災(zāi)能力，保障漁港和漁村的安全。

2.2 漁港漁村的功能多元化技術(shù)研究將成為主流

面對(duì)海洋捕撈產(chǎn)量逐漸萎縮的趨勢(shì)，中國(guó)漁業(yè)發(fā)展轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)，綠色和高質(zhì)量發(fā)展。另隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，國(guó)民休閑旅游需求日趨增加，發(fā)達(dá)國(guó)家一直致力于漁港漁村功能多元化的發(fā)展研究，通過(guò)漁港漁村功能多元化措施和規(guī)劃技術(shù)研究，實(shí)現(xiàn)港產(chǎn)城(鎮(zhèn))融合發(fā)展，逐漸實(shí)現(xiàn)漁港漁村的振興和繁榮。

2.3 漁港環(huán)境整治提升技術(shù)成為熱點(diǎn)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，環(huán)境治理和追求食物安全有效供給是全球的共識(shí)，發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)環(huán)境治理和水產(chǎn)品質(zhì)量衛(wèi)生高度重視，也開(kāi)展了很多的研究，對(duì)提升漁港環(huán)境、拓展?jié)O港功能和水產(chǎn)品流通安全起到了重要的作用。通過(guò)漁港水陸域環(huán)境整治提升工程技術(shù)的應(yīng)用，改進(jìn)漁港污染防治和水產(chǎn)品流通環(huán)節(jié)高度衛(wèi)生設(shè)施設(shè)備的配備，不斷改善提升漁港整體環(huán)境，為國(guó)民提供安全、放心的水產(chǎn)品供給。

2.4 自然協(xié)調(diào)型漁港建設(shè)成為前沿技術(shù)

現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，對(duì)漁港建設(shè)提出了綠色低碳、生態(tài)環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展要求。把工程技術(shù)和水產(chǎn)學(xué)科進(jìn)行有機(jī)的集成，建設(shè)和改造有利于海洋生物生息、繁殖的水工建筑物，充分發(fā)揮漁港的海洋牧場(chǎng)功能，減少漁港建設(shè)對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響，是未來(lái)漁港工程技術(shù)發(fā)展的前沿技術(shù)。

2.5 信息技術(shù)在漁港綜合管理領(lǐng)域逐步拓展

借助數(shù)字地理信息、數(shù)字視頻監(jiān)控、北斗定位、泛在物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等高科技手段，搭建數(shù)字漁港系統(tǒng)，有利于推動(dòng)實(shí)現(xiàn)“依港管船”“依港管人”“依港管安全”“依港管漁獲”；通過(guò)智能手機(jī)應(yīng)用程序(App)，可為港內(nèi)管理和從業(yè)人員完成信息查詢及快速傳遞、漁港設(shè)施的日常檢查、災(zāi)害的報(bào)告、照片影像資料的拍攝取證等提供技術(shù)手段，信息技術(shù)在漁港綜合管理中的逐步應(yīng)用將大大提高漁港的綜合管理效率和水平。

3 “十四五”研究方向

3.1 提高現(xiàn)代漁港(漁港經(jīng)濟(jì)區(qū))規(guī)劃技術(shù)

為配合《全國(guó)沿海漁港建設(shè)規(guī)劃(2018—2025年)》和《國(guó)家質(zhì)量興農(nóng)戰(zhàn)略規(guī)劃(2018—2022年)》的實(shí)施，應(yīng)重點(diǎn)開(kāi)展現(xiàn)代漁港構(gòu)建理論方法與漁港經(jīng)濟(jì)區(qū)建設(shè)模式研究，包括適應(yīng)不同主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代漁港(漁港經(jīng)濟(jì)區(qū))水陸域功能區(qū)規(guī)劃布局技術(shù)；現(xiàn)代漁港(漁港經(jīng)濟(jì)區(qū))投融資模式；現(xiàn)代漁港(漁港經(jīng)濟(jì)區(qū))管理運(yùn)營(yíng)模式；現(xiàn)代漁港(漁港經(jīng)濟(jì)區(qū))支持政策等。

3.2 強(qiáng)化漁港防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)

近年來(lái)，極端天氣災(zāi)害頻率和強(qiáng)度增大，中國(guó)漁港防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)研究嚴(yán)重滯后于漁港防災(zāi)減災(zāi)的需求，迫切需要長(zhǎng)期系統(tǒng)開(kāi)展相關(guān)技術(shù)研究。利用水動(dòng)力試驗(yàn)室研究平臺(tái)條件，開(kāi)展?jié)O港安全錨泊泊穩(wěn)條件、漁港防災(zāi)減災(zāi)數(shù)值模擬、漁港工程抗災(zāi)性能設(shè)計(jì)、漁港防災(zāi)減災(zāi)規(guī)劃與災(zāi)害應(yīng)急、漁港和錨地避風(fēng)能力提升、漁港漁村防災(zāi)減災(zāi)對(duì)策等關(guān)鍵技術(shù)研究，切實(shí)提高漁業(yè)的防災(zāi)減災(zāi)能力和水平。

3.3 完善高度衛(wèi)生的漁港水產(chǎn)品流通設(shè)施建設(shè)技術(shù)

針對(duì)漁業(yè)發(fā)展“提質(zhì)增效、減量增收、綠色發(fā)展、富裕漁民”的要求，結(jié)合出口水產(chǎn)品HACCP(食品安全管理體系認(rèn)證)體系對(duì)衛(wèi)生管理的要求，以及國(guó)民對(duì)水產(chǎn)品質(zhì)量安全日益重視的需要，開(kāi)展清潔低溫海水導(dǎo)入設(shè)施、港區(qū)污水處理設(shè)施、衛(wèi)生高效的水產(chǎn)品流通設(shè)施及衛(wèi)生管理機(jī)制研究，用最少的投資完成漁港衛(wèi)生管理設(shè)施的改造和建設(shè)，保障水產(chǎn)品的安全有效供給和國(guó)民健康。

3.4 加強(qiáng)漁港水域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和修復(fù)技術(shù)

為保證漁船安全停泊，通過(guò)建設(shè)防波堤形成封閉的安全水域，但會(huì)導(dǎo)致海水交換差，再加上污染物的無(wú)序排放，導(dǎo)致港池水質(zhì)、底質(zhì)惡化，污染物聚集，漁港功能的多元化、水產(chǎn)品的安全有效供給、漁港環(huán)境的治理都迫切要求加強(qiáng)漁港水域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和修復(fù)。通過(guò)研究帶有導(dǎo)水管道或利用波浪、潮汐能量的潛堤式圓孔式海水導(dǎo)入設(shè)施，以便于促進(jìn)海水交換功能的新式防波堤、透空式防波堤、浮式防波堤和浮式碼頭，利用紅樹(shù)林護(hù)岸改善港內(nèi)水質(zhì)，增設(shè)過(guò)水閘門等工程技術(shù)，促進(jìn)港內(nèi)外水體交換和港內(nèi)水質(zhì)凈化。

4 結(jié)語(yǔ)

中國(guó)在漁港發(fā)展戰(zhàn)略、漁港防災(zāi)減災(zāi)、漁港工程模擬技術(shù)、漁港軟基處理、防波堤和碼頭新結(jié)構(gòu)研究及應(yīng)用方面取得了一定的進(jìn)展，但在現(xiàn)代漁港(漁港經(jīng)濟(jì)區(qū))規(guī)劃建設(shè)、港域生態(tài)環(huán)境保護(hù)修復(fù)、自然協(xié)調(diào)型漁港建設(shè)、漁港防災(zāi)減災(zāi)等技術(shù)的研究方面還落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，并滯后于中國(guó)漁業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，影響了漁港在沿海社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中重要功能的發(fā)揮。結(jié)合科技發(fā)展趨勢(shì)和行業(yè)發(fā)展需求，“十四五”期間迫切需要從提高現(xiàn)代漁港(漁港經(jīng)濟(jì)區(qū))規(guī)劃技術(shù)、強(qiáng)化漁港防災(zāi)減災(zāi)技術(shù)、完善高度衛(wèi)生的漁港水產(chǎn)品流通設(shè)施建設(shè)技術(shù)、加強(qiáng)漁港水域生態(tài)環(huán)境保護(hù)和修復(fù)技術(shù)4個(gè)方面加強(qiáng)科技研究，加快推進(jìn)漁港現(xiàn)代化和高質(zhì)量發(fā)展。