三十载治水报国路:一位学者将水动力学研究镌刻在祖国海岸线上

问题——河口海岸治理为何需要更强的“算力底座” 我国河口海岸带是经济活动密集、工程建设集中、生态系统敏感的区域之一。航道整治、港口扩建、围填海管控、咸潮入侵与赤潮等问题相互叠加,导致水动力条件变化快、泥沙演变复杂、生态响应存滞后,治理难度随之上升。仅靠传统经验和局部试验,已难以满足“统筹全局、动态评估、风险预警”的需求。工程决策需要可验证、可迭代的数值模型,作为稳定可靠的技术底座。 原因——从学科积累到工程牵引,形成“实验—工程—再科研”的闭环路径 业内人士指出,水动力学与泥沙输运研究之所以能在工程一线发挥作用,关键在于长期积累与问题导向的结合。李瑞杰的学术经历反映了该路径:1984年在西北师范大学完成物理学本科学习后转向海洋领域,1990年代在青岛海洋大学(现中国海洋大学)完成硕士、博士阶段系统训练并留校任教;2000年赴韩国海洋研究机构开展博士后研究,回国后于2001年起在河海大学持续深耕河口海岸水动力学研究。跨学科背景使其在理论分析、模型构建与工程应用之间形成了较强的衔接能力。 影响——国产模型在重点河口岸段“落地”,服务淡水安全与港航建设 长期以来,李瑞杰团队围绕典型河口与关键岸段开展研究,推动模型从实验室走向工程现场。在近海水域水动力学及泥沙输运三维数学模型等研究中,团队推动国产数值平台与工程需求对接,提升了复杂水域流场、泥沙输运与地形演变的模拟能力。 在长江口局部流场与航道疏浚影响评估、日照大型煤码头浚深改造论证、太平水道与崖门航道整治可研支撑等任务中,模型试验与数值模拟相互印证,为工程方案比选、施工影响研判与风险控制提供依据。围绕长江口北支咸潮倒灌治理等课题,有关研究也为淡水安全输送与水资源调度提供了技术支撑。 另外,科研成果也形成了持续的学术产出。据介绍,李瑞杰在河口、海岸、波浪、泥沙及生态耦合等方向发表论文160余篇,通过国内外期刊传播,为河口海岸动力过程及工程响应机制研究提供了可复用的理论与方法。 对策——以更高耦合、更强适配的新一代模型回应治理新需求 面对海岸带高强度开发与极端天气事件增多带来的不确定性,单一维度模拟已难以满足管理需要。目前,李瑞杰团队正在研发新一代大型河口海岸环境水动力学模型RICOE,目标是实现一维河道、二维近岸与三维底床过程的协同模拟,并将流场、物质输运与生态过程纳入同一框架耦合计算,提升对“工程扰动—水沙变化—生态响应”全过程的刻画能力。 业内认为,这类模型的意义不止在于“算得更细”,更在于为管理部门提供可解释、可追溯的证据链:既可评估咸潮对珍稀物种栖息地与产卵场的影响,也可为赤潮等灾害事件提供更早的风险研判,通过多情景推演支撑工程调度与应急预案制定。 前景——面向海洋强国与智慧治理,模型平台与人才队伍需同步建设 随着海洋强国建设推进,海岸带治理将更强调系统性、协同性与前瞻性:一上,重大工程密集区需要更精细的水沙演变预测与工程影响评估;另一方面,生态红线、污染防治与生物多样性保护也要求模型纳入更多生态约束,并开展不确定性分析。受访专家表示,未来应三上持续发力:提升国产核心模型的通用化与工程适配能力,完善观测数据与模型校验体系并推动跨部门数据共享,同时加强青年科研人才培养与工程实践平台建设,让科研成果更快从论文走向应用。 学术共同体建设上,李瑞杰长期参与期刊编审与学术组织工作,将审稿与学术交流视为发现和推动关键问题的重要环节,并带动青年教师和研究生在真实工程问题中打磨方法、拓展视野。

从基础学科训练到面向国家需求的工程实践,三十年的持续攻关表明:把研究扎进河口海岸的泥沙与潮汐之中,把模型做成可检验、可复用的公共工具,科学才能真正进入治理流程。面对更复杂的海岸带挑战,坚持问题导向、夯实数据支撑、推进学科交叉与工具迭代,才能在守住生态底线与保障发展空间之间找到更稳健的解法。