蓝色科研看中心|面向疏浚工程的高精度波浪潮流预测技术

为深入贯彻中交集团“666”战略框架与“1545”建设目标以及中交疏浚“1446”发展战略和“123456”工作方针,彰显疏浚国家中心打造世界一流疏浚与海洋原创技术策源地与战略科技力量的攻坚成效,现推出“蓝色科研看中心”系列专栏,聚焦公司核心科研平台、自主研发成果及工程应用实践,展现公司在疏浚、海洋、生态治理等领域的技术突破与创新实力,推动科技成果向新产业、新模式、新动能加速转化,为集团打造世界一流企业注入强劲科创动能。

在深远海疏浚、航道维护、岛礁与吹填等工程场景中,波浪、潮流等海洋动力环境会直接关系到船舶安全、机具操作精度与施工组织效率。疏浚国家中心围绕疏浚船作业全过程需求,研发形成了面向疏浚工程的高精度波浪潮流速报与快速预测技术,实现了从高质量数据采集、智能预测建模到船载部署应用的一体化贯通,为智能疏浚提供了关键环境感知与决策支撑。本期对“高精度波浪潮流预测技术”进行介绍。

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该技术的突出特点,在于兼顾了预测精度、响应速度与工程可部署性,以下为该技术的四个主要优势。

(1)预测快。基于ConvLSTM的作业海域波浪快速预测模型,6小时预见期的计算时间仅需2—5秒,显著快于传统数值模拟方法的小时级计算过程。

(2)精度高。针对疏浚船施工关注的局部海域波浪变化,模型前向6小时波高预测相关度达到0.956,可满足短时快速预测需求,为船舶安全操作提供可靠依据。

(3)技术路线先进。该技术将物理机制与深度学习相结合,通过物理约束、自适应损失、历史滑动窗口、多步长预测等设计,增强了模型的物理可解释性与泛化能力,实现复杂水动力环境下的快速、精准预测。

(4)工程适配强。该技术不是单一算法,而是与船载传感器、监测终端和速报系统协同集成,可实现随船部署、同步感知、实时传输和现场服务,更适合大型耙吸船等疏浚装备的实际应用需求。

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该技术主要适用于对海况变化高度敏感、对施工窗口和作业安全要求较高的疏浚工程场景,尤其适合耙吸挖泥船在航行、下耙、疏浚、抛泥及吹填等全过程中的环境保障应用。在机具操作层面,可为耙臂收放、关键工序切换、作业时机选择等提供前瞻性判断依据。在施工组织层面,可服务于航道疏浚、港池维护、机场填海、运河建设、岛礁吹填及海外深远海疏浚等工程。在系统建设层面,可作为智能疏浚、无人化施工和船岸协同决策的重要环境数据底座。

目前,该技术已在多项国内外重点工程中开展应用,形成了良好的工程示范效果。国内方面,已应用于长江口深水航道工程、厦门机场工程、温州航道工程、平陆运河工程等。海外方面,已应用于尼日利亚莱基工程,并在几内亚湾海域波浪潮流预测中得到验证。相关应用表明,该技术能够显著提升疏浚船舶在复杂海况下的作业效率与安全性,为重大疏浚工程的精细化组织与智能化决策提供有力支撑。