□杨芳 倪艺萍 谷金钰 王誉翔

　　珠江河口是珠江的尾闾和大湾区的核心。作为世界上最复杂的河口，承担泄洪、纳潮、港口、航运等多方面重要任务，治理与保护好珠江河口是建设世界一流湾区的内在要求。河口长期面临台风、风暴潮与咸潮等多重影响，河口涉河工程、设备设施的结构安全与稳定运行受到严峻考验。2020年3月，水利部部署开展“流域水治理重大科技问题研究”，着力从战略层面破解包括珠江河口治理与大湾区水安全保障在内的重大科技难题。《珠江河口综合治理规划（2021—2035年）》明确提出“保持河口河势稳定，全面提升防洪潮能力”，特别是《关于全面推进江河保护治理的意见》进一步强调维护河口区域生态、行洪、供水、纳潮等多元功能，不仅凸显河口在国家发展战略与水安全格局中的关键地位，也对河口涉水工程及设备设施的安全运行科学论证提出了更高要求。

　　为推动水利科研成果快速转化推广，珠江水利科学研究院打造“政产学研用”一体化水利科技创新机制，依托三亚崖州湾科技城深海大型装备科学实验平台，发挥模型测控技术团队研发优势，联合浙江大学成功研制国内首座聚波水池。这不仅突破了我国在极端工况模拟试验装置领域的技术瓶颈，更填补了我国在河口海岸综合开发治理、水利工程及水上设备设施风浪流试验装备方面的空白。

　　该大型聚波水池装备具有造风、造流、造波三大核心功能，同时配有水下升降平台及配套设施，可对风、浪、流等物理场同步模拟。该大型装备具有三大特色亮点：一是多种极端波浪精准模拟。作为国内首个圆形风浪流模拟装备，水池直径达27米，最大工作水深达2米，在水池四周布设了132块可协同运动的造波单元，推波板可在电机的驱动下做往复运动，推动水体形成波浪。依托自主研发的各种造波算法，同步精准调控不同推波板的运动轨迹，可生成聚焦波、规则波、不规则波等多种常用波形，其中聚焦波最大高度可突破10米，用于模拟风暴潮、海啸等极端场景下引发的畸形波，为水利工程装备的结构强度验证、可靠度评估，以及极端环境下的倾覆风险模拟等研究，提供真实、可靠的试验场景与数据依据。二是全向式复杂流场稳定模拟。通过在水池底部精准布设18台双向变频贯流泵，在造流算法驱动下，通过精细化控制水泵进出口流量、流速、流向参数，可模拟均匀流、往复流等复杂流态，最大流速高达1.8米每秒，精准实现目标流速与流向控制的实时控制，高度还原在潮汐、风暴环境下的水流运动规律，为水利工程近岸冲刷及防冲刷措施、河口河床的演变规律和趋势等研究提供高保真的流场试验环境。三是风、浪、流多物理场协同模拟。该装备还搭载了4×4矩阵式造风模块，最大风速超过15米每秒，能够复现超强台风过境时的强风环境，并可与浪、流物理场协同耦合模拟，完整还原自然环境中“风驱浪生、浪随流变”的复杂作用关系。同时，为适配不同类型试验对象的需求，水池中部专门设置了可升降平台，方便安放防波堤、桥梁等模型，既能满足不同模拟水深下的工况测试需求，也为试验装置的安装、调试与数据采集提供了便捷条件，进一步拓展了装备的试验应用范围。

　　珠科院团队利用自有测控装备，开展了港珠澳大桥、浮标等模拟验证研究工作，保证承载体能够抵御超强台风、风暴潮的影响。依托该项关键技术和装备，未来可以为我国水网工程的“纲、目、结”提供模型试验，有效保障水利基础设施安全运行。一直以来，珠科院致力于风浪流模拟测控技术与装备研发制造，已形成一支多学科深度融合的复合型模型测控技术研发团队——涵盖波浪模拟、水动力学、机械结构设计、机电一体化、数字化集成等核心专业力量，构建起“理论研究—技术研发—装备制造—系统集成”的创新链条。在关键技术攻坚中，团队突破多项行业瓶颈，在造波算法、潮流控制算法、机械设计、软件开发等方面积累了多项自主核心技术，形成了一整套具有珠科院特色优势的水利物理模型试验测控技术解决方案，并长期为各大高校、科研机构及企业单位提供模型测控技术支撑服务。

　　目前，聚波水池还面向研究机构、社会团体、高校学生等开放，打造互动式水利科普平台。通过现场动态展示风浪流形成和演变过程，公众可直观感受极端天气下，风浪流对试验对象造成的结构变形、结构破坏、基础冲刷等冲击过程。