2025年11月12日，水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院主任张新周在深圳核博会1号馆核能首秀场发表《核电工程泥沙淤积及清淤技术研究》主旨报告。
汇报围绕滨海核电取水明渠泥沙淤积问题，介绍了淤积现状、形成机理、研究方法以及防淤、减淤和清淤技术。报告认为，淤积受潮汐潮流、波浪、沿岸流、风暴潮和高含沙水体等共同影响，需要结合现场调查、室内试验、数学模型和物理模型进行分析，并通过工程措施和预警应急体系保障核电冷源安全。
关键点
1. 汇报主题与内容框架（00:18）
报告介绍南京水利科学研究院关于滨海核电泥沙淤积问题及清淤技术的研究成果，内容包括核电取水明渠泥沙淤积现状、淤积机理、研究方法、防治技术，以及后续展望和建议。
2. 泥沙淤积是海工工程中的关键难题（00:40）
泥沙淤积在自然界和海工工程中普遍存在，工程建设会引起海床冲淤变化。报告指出，泥沙问题也是小浪底、三峡、运河等重大工程中需要攻克的关键技术难题。
3. 南科院为核电泥沙研究提供技术支撑（01:04）
南京水利科学研究院经过长期发展，形成多个特色研究方向，并承担沿海核电及国内外核电相关专题研究二百余项，为核电工程发展提供技术支撑。
4. 泥沙研究具有复杂性和长期性（01:32）
泥沙运动规律复杂，研究具有艰难性和长期性。报告提到泥沙研究仍兼具科学、经验与艺术属性，相关研究依赖经典力学、室内试验和现场资料，并已在长江深水航道等工程中取得成果。
5. 泥沙基础特性与启动沉降研究（02:16）
研究泥沙需要认识其几何特性、重力特性、物化特性和运动特性，包括形状、粒径、级配、密度、孔隙率、沉降和启动等。南科院开展了室内沉降和启动试验，获得相关参数和曲线；国内外在泥沙启动判别上分别常用启动流速和临界剪切应力。
6. 台风浪作用下的泥沙研究与核电应用（03:12）
研究基于台风期间实测资料，优化提升了窦国仁院士的相关公式，并开展台风浪作用下的泥沙作用研究。报告还指出，核电厂址泥沙淤积现象普遍存在，相关研究已服务于三门、宁德、阳江等核电工程。
7. 滨海核电淤积受复杂海洋环境影响（03:38）
滨海核电厂址面临潮汐、潮流、波浪、沿岸流以及极端天气等复杂海洋环境。波浪是泥沙启动的重要因素，沿岸流影响泥沙搬运和地貌塑造，风暴潮及台风浪可能掀起底床泥沙，进而影响取水安全。
8. 高含沙水体来源与淤积根本原因（04:38）
沿海高含沙水体与长江下泄泥沙及闽浙沿岸流输运有关，使福建、浙江等沿海海域含沙量较高。报告认为，波浪掀沙、潮流输沙和取水明渠引沙构成取水工程淤积的动力条件和泥沙来源，水体挟沙力突变是取水港池和明渠淤积的根本原因。
9. 取水明渠淤积研究方法（05:51）
研究方法包括现场勘察、基础资料分析和室内试验。现场调查可识别明渠、泵房和管道等区域的淤积问题；水动力、泥沙和岸滩演变资料分析有助于认识不同季节含沙量分布；室内试验可排除多因素干扰，确定关键影响因子并制定应对措施。
10. 数学模型与物理模型支撑方案比选（06:50）
数学模型具有经济、快捷、方便的优点，可对不同条件和方案进行计算研究与比选。南科院建立了具有自主知识产权的河口海岸水流泥沙数模平台和物理模拟体系，并在宁德核电防淤减淤方案研究中用于分析不同措施下的淤积分布。
11. 防治技术总体思路（08:05）
针对核电场景现状，报告提出从防淤、减淤和清淤三方面开展泥沙防治和清理工作，以降低取水明渠泥沙淤积对工程运行的影响。
12. 防淤措施：封堵明渠口、防淤帘和固定沙源（08:25）
防淤措施包括封堵明渠口并采用暗取取水，但该方式造价高、运维难度大；采用防淤帘可拦阻高含沙水体，使其在明渠外集中落淤并集中清淤，具有较好减淤效果；控制滩面泥沙启动、减少泥沙来源也是有效措施。
13. 减淤措施：结构改造与断面优化（09:16）
减淤措施包括在明渠内设置沉沙池，使泥沙预先落淤，但需结合大取水量和定期清淤需求综合布设；还可采用排沙漏斗，通过局部抽吸和纵坡流动收集淤泥；宁德核电断面优化研究则通过调整明渠断面，使取水流速达到不淤临界条件，减少落淤。
14. 清淤措施：冲淤、再悬浮与机械清淤（10:29）
由于防淤和减淤无法完全阻隔淤积，清淤仍有必要。报告介绍了借鉴挡潮闸纳潮引水冲淤的方式、机械扰动和气动冲沙等再悬浮措施，以及高压水泵、吸泥泵、吸泥船、挖泥船等工程中常用的机械清淤方式。
15. 展望：预警应急与数字化防治（11:53）
当前仍需进一步明确明渠内泥沙输移路径和泥沙来源、年内和年际分布、模拟精度以及更高效经济的防淤清淤方法。南科院正在研究沿海核电站冷源安全预警与应急关键技术，计划构建冷源安全预警和应急响应体系、泥沙危险危害评估体系及核电淤积防治数字孪生技术。
时间线
00:10 - 开场说明代替张主任汇报，并交代报告主题为滨海核电泥沙淤积问题及清淤技术研究成果。
00:26 - 概述报告结构，依次包括淤积现状、淤积机理、研究方法、防治技术以及展望建议。
00:40 - 介绍泥沙淤积的普遍性、工程挑战以及南京水利科学研究院在水利和核电相关研究中的积累。
01:32 - 阐述泥沙研究的复杂性，并从泥沙特性、沉降启动试验、判别方法和台风浪作用研究展开说明。
03:38 - 转入淤积机理分析，说明潮汐潮流、波浪、沿岸流、风暴潮和高含沙水体对取水明渠淤积的影响。
05:51 - 介绍取水明渠泥沙淤积研究方法，包括现场勘察、资料分析、室内试验、数学模型和物理模型。
08:05 - 集中介绍防淤、减淤和清淤技术，涵盖防淤帘、固定沙源、沉沙池、排沙漏斗、断面优化、冲淤和机械清淤等措施。
11:53 - 总结未来需要解决的问题，并提出建设核电冷源安全预警、应急响应、泥沙风险评估和数字孪生防治技术体系。
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核电工程泥沙淤积治理加速迈向数字化预警与综合防控
滨海核电取水工程长期面临泥沙淤积风险，尤其是取水明渠、港池等区域，在海工建设改变局部水动力与冲淤平衡后，更容易出现泥沙沉积并影响冷源取水安全。南京水利科学研究院依托长期水利、水电、河口海岸和泥沙研究基础，已参与沿海核电及相关工程专题研究二百余项，并在长江深水航道、小浪底、三峡等重大工程泥沙问题研究中积累了丰富经验。张新周主任在报告中指出，泥沙运动规律复杂，既需要经典力学和理论分析，也离不开现场观测、室内试验、数值模拟和工程经验的综合支撑。
滨海核电泥沙淤积的形成，与泥沙自身特性和复杂海洋动力环境密切相关。泥沙的粒径、级配、密度、孔隙率、休止角以及吸附、沉积、黏结等物化特性，都会影响其沉降、启动和输移过程。在滨海环境中，潮汐、潮流、波浪、沿岸流以及台风、风暴潮等极端天气共同作用，可能造成海底泥沙再悬浮并随高含沙水体进入取水明渠。福建、浙江等沿海高含沙水体与长江下泄泥沙及浙闽沿岸流输运有关，不同区域的沙源条件和水动力特征差异明显，因此核电厂址泥沙问题必须结合区域环境开展针对性分析。
取水明渠淤积的根本原因之一，是水体挟沙力在工程区发生突变。波浪掀沙、潮流输沙和取水明渠引沙共同为泥沙进入工程区域创造条件，当含沙水体进入流速和挟沙能力发生变化的港池、明渠或前池后，泥沙便容易落淤。明渠形态、取水量、潮位变化和风暴潮强度等因素，都会改变泥沙沉积规模和空间分布。相关研究表明，利用示踪剂方法、现场实测资料和台风期间观测数据，可以更好识别泥沙输移路径、落淤过程及关键影响因子。
在研究方法上，滨海核电泥沙治理需要从现场调查、基础资料分析、室内物理试验和数学模型模拟等多个层面展开。现场勘察可掌握海域、厂区、泵房和管道等关键部位的实际淤积情况，为后续研究提供基础资料；水动力、泥沙、暗滩演变和底质条件分析，则有助于把握年内、年际和季节性含沙量变化规律。室内物理试验能够排除复杂外界因素干扰，针对单一因素开展机理研究；数值模拟则具备经济、快捷和多方案比选优势。南京水利科学研究院基于窦国仁院士全沙数学模型理论，已建立具有自主知识产权的河口海岸水流泥沙数模平台，并应用于宁德核电等工程防淤减淤方案研究。
针对取水明渠泥沙问题，治理思路可分为防淤、减淤和清淤三个层面。防淤侧重于减少泥沙进入明渠，例如明渠口封堵、暗取水方案、防淤帘以及固定沙源、控制滩面泥沙启动等措施。其中，防淤帘能够拦阻高含沙水体，使泥沙在明渠外集中落淤，便于后续集中清理。减淤则强调优化泥沙在明渠内的沉积格局，例如设置沉沙池、排沙漏斗和优化明渠断面。沉沙池可为泥沙提供预存空间，排沙漏斗可通过局部抽吸和纵坡汇集排出淤泥，断面优化则可改善流速条件，使取水流速接近不淤临界流速，从而降低落淤风险。
由于防淤和减淤措施难以完全阻止泥沙进入取水系统，清淤仍是保障核电冷源安全的重要环节。现有清淤技术包括水力冲淤、扰动再悬浮和机械清淤等方式。水力冲淤可借鉴河口挡潮闸纳潮引水冲淤思路，利用水流下泄带走明渠内淤积泥沙；机械扰动可使底部淤泥再悬浮并随水流输移出渠；气动冲沙作为南京水利科学研究院提出的新型方式，通过气动作用促使底泥悬浮并快速穿渠而过，已开展室内试验并在小浪底水库等场景进行试点验证。高压水泵、吸泥泵、吸泥船和挖泥船等机械清淤方式则成熟度较高，是滨海和海岸工程中应用较广的技术路径。
未来，滨海核电泥沙治理仍需进一步明确明渠内泥沙输移路径和泥沙来源，准确掌握泥沙年内、年际及季节性分布规律，同时提升物理模拟和数值模拟精度，发展更高效、经济、快速的防淤清淤技术。南京水利科学研究院正在推进沿海核电站冷源安全预警与应急关键技术研究及示范应用，目标是构建覆盖监测、模拟、预警和应急响应的冷源安全保障体系。随着泥沙淤积危险与危害评估体系、数字孪生技术和智能决策平台的发展，核电取水系统有望实现从被动清淤向主动预警、精准治理和长期风险管控转变，为核电厂安全稳定运行提供更可靠的技术支撑。
