用于防海嘯與防洪、潮汐能及儲(chǔ)能和魚類養(yǎng)殖的水下構(gòu)造的制作方法
【專利摘要】通過傳統(tǒng)的方式在深海中進(jìn)行建筑物的建設(shè)是非常困難的。將展示通過使用鋼柵欄和錨并由插入的石塊固定的新技術(shù)，其具有有效的垂直海嘯防波堤示例，在海平面以下20米到4公里延伸。雙浮舟技術(shù)促進(jìn)防波堤、道路、隧道和其它進(jìn)入海洋的結(jié)構(gòu)的建設(shè)。新增加的土地表面，可再生潮汐能和通過抽運(yùn)進(jìn)行的能量存儲(chǔ)，以及海嘯防波堤與海岸之間的漁場能夠彌補(bǔ)大部分費(fèi)用。深海中的壁與建筑物有助于深海采礦。延伸超過海平面的垂直壁，優(yōu)選地通過作為浪涌抑制器的懸掛的三角結(jié)構(gòu)來保護(hù)，具有大量朝向陸地的穩(wěn)定裝置，將代替?zhèn)鹘y(tǒng)的堤壩和碼頭，并節(jié)約土地面積。柵欄的延伸超過海平面的垂直壁，其為圓形的并填滿石塊，圍繞立柱以保護(hù)離岸平臺(tái)以及其他結(jié)構(gòu)。
【專利說明】用于防海嘯與防洪、潮汐能及儲(chǔ)能和魚類養(yǎng)殖的水下構(gòu)造
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及針對(duì)海嘯浪潮及暴風(fēng)雨洪水的保護(hù)，并且提供一種用于水下建筑和保護(hù)海上平臺(tái)以及橋支柱的新技術(shù)。防波堤中的渦輪轉(zhuǎn)換潮汐能，并且抽運(yùn)到蓄水池中允許進(jìn)行能源存儲(chǔ)以及持續(xù)提供電力。由防波堤分離出的海水儲(chǔ)蓄裝置可以用來進(jìn)行魚類/金槍魚以及海產(chǎn)生產(chǎn)，并且可以部分被填充以進(jìn)行土地開墾。雙浮舟技術(shù)能實(shí)現(xiàn)有效經(jīng)濟(jì)地構(gòu)造通往海洋的防波堤和道路。對(duì)海浪的衰減保護(hù)構(gòu)造平面以及利用海浪能量。
[0002]對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0003]通過引用將下列專利申請(qǐng)公開的整體內(nèi)容并入本申請(qǐng):
[0004]于2012年9月3日以漢斯.J.謝爾名義申請(qǐng)的PCT專利申請(qǐng)PCT/IB2012/054543 ；
[0005]于2012年11月22日以漢斯.J.謝爾名義申請(qǐng)的PCT專利申請(qǐng)PCT/IB2012/056613；
[0006]于2012年12月19日以漢斯.J.謝爾名義申請(qǐng)的PCT專利申請(qǐng)PCT/IB2012/057458 ；
[0007]于2013年6月27日以漢斯.J.謝爾名義申請(qǐng)的PCT專利申請(qǐng)PCT/IB2013/055276 ；
[0008]于2013年10月21日以漢斯.J.謝爾名義申請(qǐng)的PCT專利申請(qǐng)PCT/IB2013/059511；
[0009]于2013年4月8日以漢斯.J.謝爾名義申請(qǐng)的歐洲專利申請(qǐng)EP13162698 ；
[0010]于2013年3月26日以漢斯.J.謝爾名義申請(qǐng)的日本專利申請(qǐng)JP2013-023131 ；
[0011]于2013年4月12日以漢斯.J.謝爾名義申請(qǐng)的美國專利申請(qǐng)13/861，608。
【背景技術(shù)】
[0012]很多沿海地區(qū)具有高海嘯海浪的風(fēng)險(xiǎn)，它可以造成沿岸居民死亡和城市、工業(yè)以及文化建筑和基礎(chǔ)設(shè)施的巨大損害。近來最大一次海嘯災(zāi)難于2004年12月26日在蘇門答臘和8個(gè)國家發(fā)生，造成231，000人員傷亡，2011年3月11日在日本東北部發(fā)生，造成超過19，000人員傷亡并引起福島大災(zāi)難。根據(jù)布萊恩特(Bryant) 2008年的文獻(xiàn)，很多大城市，例如洛杉磯、邁阿密、紐約、大阪、東京和很多其它較小的城市以及成百上千公里的海岸線受到未來海嘯，特別是超大海嘯，以及由颶風(fēng)引起的風(fēng)暴潮的威脅。
[0013]海嘯波浪產(chǎn)生于與地震相關(guān)的海底突然的垂直位移、泥石流、水下火山噴發(fā)，或者由隕石墜落或者人造爆炸引起海浪。海浪的最初波長比海洋典型的4公里深度要長很多，海浪的最初振幅(波浪的高度)限于數(shù)十厘米并且很少超過I米，并且海浪的移動(dòng)速度為大約每小時(shí)700公里。
[0014]典型的4到10米高的災(zāi)難性的海嘯波浪產(chǎn)生于沖擊波到達(dá)海岸水深降低的時(shí)候。接著長波長以及壓力波的速度降低并被增加的振幅補(bǔ)償；換句話說，通過增加海嘯波的高度，沖擊波的動(dòng)能轉(zhuǎn)變成勢能(能量守恒定律)。當(dāng)海岸具有聚集能量的漏斗形結(jié)構(gòu)時(shí)，形成高達(dá)38米高或更高的波浪?？梢酝ㄟ^計(jì)算機(jī)模擬來觀察和確認(rèn)對(duì)這種極端波浪的觀測。[0015]現(xiàn)有的昂貴海嘯預(yù)警系統(tǒng)通常對(duì)海岸居民來說已經(jīng)太遲了，并且無論如何也不能阻止大型材料、房屋和基礎(chǔ)設(shè)施的損害。在美國，國家海洋和大氣管理局(NOAA)致力于協(xié)調(diào)海嘯預(yù)警和保護(hù)努力，并且給海嘯會(huì)議與研討會(huì)建檔。安農(nóng)齊亞托(Annumziato)等人于2012年討論了全球?yàn)?zāi)難預(yù)警與協(xié)調(diào)系統(tǒng)(GDACS)的改進(jìn)，其中分析了 2011年3月11日日本東北部的地震和海嘯，以及川合(Kawai)等人2012年報(bào)告了 2011年日本東北部地震后使用GPS浮標(biāo)與其它儀器進(jìn)行的測量。
[0016]在北大西洋區(qū)域，全球變暖首先產(chǎn)生海洋地面上氣體水合物的不穩(wěn)定，隨后由于融化冰原而產(chǎn)生基本的重量轉(zhuǎn)移，并且這些現(xiàn)象將產(chǎn)生隨后產(chǎn)生壓力波的大型滑坡和地震(伯恩特(Berndt)等人2009年)。在其它區(qū)域，沖擊波可能由水下滑坡引起(霍恩巴赫(Hornbach)等人 2007，2008 年)。
[0017]降低海嘯風(fēng)險(xiǎn)的早期建議包括下列內(nèi)容:
[0018]-愛荷華州立大學(xué)的研究者，應(yīng)聯(lián)合國食物與農(nóng)業(yè)組織(FAO)的要求，建議將海岸森林作為“生物屏障”(每日科學(xué)2007年4月16日)。
[0019]-前日本首相菅直人于2011年提出僅允許在較高的陸地高度處重建村莊，這意味著漁民需要經(jīng)過較長的距離到達(dá)港口。
[0020]-日本專利申請(qǐng)JP7113219揭示了多種防波堤,持續(xù)降低“漫溢(overtopping)”海嘯波的能量從而寄希望于土地上的堤壩能夠阻擋殘余的海嘯波浪。這種結(jié)構(gòu)的效率依賴于第一防波堤前面的海底斜坡；依賴于第一防波堤的高度相對(duì)于海底的高度和與海岸線的距離；依賴于在海嘯沖擊波到達(dá)時(shí)，水下防波堤相對(duì)于海平面的高度；并且依賴于斜坡和底部結(jié)構(gòu)的高度，海嘯壓力波的降低量很小。在JP7113219公開的結(jié)構(gòu)的主要效果是為了阻止海嘯波及其能量，因此希望地面上的防波堤壩能夠阻止降低了的海嘯波并且能夠經(jīng)受的住海嘯波。缺點(diǎn)在于，港口的海被區(qū)分開，因此應(yīng)用變很有限。需要的防波堤應(yīng)該能夠保持港口區(qū)域，或者將其變換為如下文所述的非常有價(jià)值的土地或者養(yǎng)漁場。
[0021]-中國專利申請(qǐng)CN1804224公開了大型水袋的使用，該水袋填充了復(fù)合材料距離海岸50到80米，以及一個(gè)第二漂浮袋，部分填充了水部分填充了空氣，將兩種水袋均固定在海床上。這將在一定程度上降低海嘯波，但是不能阻止災(zāi)難性海嘯波的形成，如下文相對(duì)于圖2所討論的那樣。
[0022]-英國專利987271提出了沿著海岸線的階寬一階高(tread-riser)/梯田(terrace)結(jié)構(gòu)，其具有3至5米高，并且宣稱“由于階高充分位于水下，僅有很小的波浪可以通過它”(？)。“最深的階高應(yīng)該離岸邊足夠遠(yuǎn)，從而允許小船沿著海岸航行。”該發(fā)明僅在消波方面具有少量可預(yù)期的效果，并且也忽略了對(duì)海嘯波的效果。
[0023]-美國專利6050745提出了在諸如防水壁或海堤的防波堤的底部或趾部設(shè)置消波器臺(tái)階，以便阻止底切。該發(fā)明與本專利申請(qǐng)不相抵觸，但是在本申請(qǐng)的海嘯防波堤的底部上的這種梯田式的結(jié)構(gòu)可以對(duì)防波堤的壽命具有一定的局部保護(hù)效果。
[0024]盡管廣泛使用防波堤和壩，但針對(duì)如日本釜石發(fā)生的高的海嘯波的保護(hù)則僅僅是很細(xì)微的。日本國土交通省港灣局提出“水下防波堤，人造海灘養(yǎng)殖和溫和邊坡類型堤岸”的結(jié)合作為“整合的海岸保護(hù)系統(tǒng)”，該系統(tǒng)經(jīng)過1978年到2009年3月(31年！)在日本巖手縣釜石港實(shí)現(xiàn)。該海嘯保護(hù)防波堤以15億美元的造價(jià)建成，并于2010年9月27日星期一舉行慶?；顒?dòng)作為全世界最深的防波堤載入吉尼斯世界紀(jì)錄。然而，由于設(shè)計(jì)和位置的不適合，它1960米的長度和63米的深度不能保護(hù)釜石的海港和城市:2011年3月的地震和海嘯帶來釜石1000人的死亡并部分損壞了該防波堤。從谷歌地圖上可以看到剩余的防波堤。相似的，釜石漁村太郎北(Taro north)被毀并有100人死亡，盡管民眾相信他們的雙重防波堤。日本記者Norimitsu Onishi在2011年3月31日的紐約時(shí)報(bào)批評(píng)了日本對(duì)防波堤的使用。
[0025]通過對(duì)本發(fā)明的了解和新技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，這些災(zāi)難是能夠被避免的，因?yàn)楦癁车暮０督Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生了漏斗效果，因此進(jìn)一步增加了海嘯波，對(duì)于63米的水深已經(jīng)達(dá)到了幾米高(參見下面的圖2)。代替修理該防波堤，應(yīng)該在離開海岸處建造下文描述的20 - 50米海嘯防波堤。
[0026]布萊恩特2008年文獻(xiàn)中公開了對(duì)海嘯的一般描述，萊文(Levin)和諾索夫(Nosov) 2009年文獻(xiàn)中有關(guān)于海洋中海嘯的傳播及其與海岸的相互作用。在A.斯特思賓斯基(A.Strusinska) 2010和2011年的博士論文中，使用了萊內(nèi)特(Lynett)的Coulwave程序(參見2002年；來內(nèi)特和劉2002年)模擬了海嘯波的發(fā)展，并且回顧了試圖降低已經(jīng)形成的海嘯波的影響的保護(hù)嘗試。摩爾第(Murty)等人2006年的文獻(xiàn)深入分析了 2004年印度洋海嘯和解釋了受其影響的8個(gè)國家的災(zāi)難性影響。2005年奧爾索普(Allsop)以及伯查特(Burchardt)和休斯(Hughes)分別于2002年和2011年回顧了海岸保護(hù)機(jī)制,并且高橋(Takahashi)于1996年和2002年討論了部分垂直防波堤的穩(wěn)定性問題。
[0027]需要深入水面的垂直海嘯防波堤，其反射了大多數(shù)沖擊波。然而，應(yīng)該通過表面粗糙度來降低反射比，從而保護(hù)可能傷害對(duì)側(cè)海岸的整體反射。粗糙度能產(chǎn)生垂直防波堤內(nèi)部波能量的部分損耗。
[0028]考慮到海洋環(huán)境中的混凝土表現(xiàn)研究，使用傳統(tǒng)混凝土技術(shù)的深海構(gòu)造原則上是可行的(參見Al —阿穆迪(Amoudi) 2002年，梅塔(Mehta) 1991年，斯達(dá)克(Stark) 1995年的文獻(xiàn))。然而，隨著海洋深度的增加，這種挑戰(zhàn)顯著增加。因此需要新的方法進(jìn)行防波堤構(gòu)造，并尋找解決方案消除或者至少減低海嘯風(fēng)險(xiǎn)，從而在壓力波到達(dá)海岸減低的水深時(shí)，阻止有害海嘯波的形成和阻止大型風(fēng)暴潮帶來的洪水。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1具有沖擊波反射和獲得新土地的垂直海嘯防波堤(剖面示意圖)。
[0030]圖2具有大陸架斷裂的海床剖面示意圖的波速c與水深h (下面部分)和與浪高A的關(guān)系。
[0031]圖3海嘯防波堤的梯田(剖面示意圖)。
[0032]圖4具有航行豁口的海嘯防波堤(劑面不意圖)。
[0033]圖5自浮舟上的卷放低的鋼柵欄示意圖。
[0034]圖6a，b, c具有垂直側(cè)臂和錨的鋼梁鏈。
[0035]圖7通過可以調(diào)節(jié)高度的重型夾錘板使柵欄石塊防浪波密實(shí)的減震器(剖面示意圖)。
[0036]圖8通過挖掘產(chǎn)生的海岸垂直壁(剖面示意圖)。
[0037]圖9從兩個(gè)浮舟降低的雙柵欄(剖面示意圖)。
[0038]圖10具有混凝土壁的5米雙柵欄防波堤，浪涌抑制器(波浪導(dǎo)向裝置)和便道(service road)(剖面不意圖)。
[0039]圖11通過石塊穩(wěn)定的具有混凝土壁的20米雙柵欄防波堤(剖面示意圖)。
[0040]圖12具有橋和再加強(qiáng)柵欄的延海嘯防波堤的薄弱點(diǎn)(豁口)，可能裝有渦輪或水輪用于電力生產(chǎn)(剖面縱向示意圖)。
[0041]圖13a，b具有直的斜坡的浪涌抑制器(a)和頂層彎曲部(b)(剖面示意圖)。
[0042]圖14圖13b具有懸掛的浪涌抑制器的混凝土壁頂部(剖面示意圖)。
[0043]圖15海岸邊穩(wěn)定的具有重型塊的鋼梁之間垂直柵欄結(jié)構(gòu)，頂部有便道。鋼梁允許懸掛圖13b的浪涌抑制器(剖面示意圖)。
[0044]圖16面向海岸的通過重型塊穩(wěn)定的垂直混凝土壁，頂部有便道和允許隨后升高的鋼梁，具有懸掛圖13b的浪涌抑制器(剖面示意圖)。
[0045]圖17a，b，c具有用于插入石塊的豁口的雙浮舟船橋的示意圖，具有輔助浮舟和降低到海里的鋼柵欄。
[0046]圖18a固定在海底的垂直鋼管，具有鋼環(huán)和鉤以連接和固定鋼柵欄和鋼繩(側(cè)視示意圖)。
[0047]圖18b兩個(gè)連續(xù)的鋼柵欄通過兩個(gè)鄰近的垂直鋼管，搭接孔和插入栓連接(側(cè)視示意圖)。
[0048]圖19海嘯防波堤的建造階段的俯視示意圖，其具有
[0049]清潔海底和插入鋼管(未示出)，
[0050]鋼柵欄和來自兩個(gè)平行浮舟的石塊的插入(固定在鋼環(huán)的鉤上)，
[0051]混凝土壁的建造和在鋼柵欄一石塊海嘯防波堤頂部的便道/補(bǔ)給道
[0052]圖20海嘯防波堤建造階段的俯視示意圖，通過相應(yīng)的耦合元件具有分離和彎曲防波堤(未示出輔助浮舟)。
[0053]圖21用于卡車的雙浮舟船橋俯視示意圖，具有在卸載以后返回單浮舟船橋海岸的石塊或鋼柵欄卷(未示出輔助浮舟)。
[0054]圖22a，b渦輪/水輪的側(cè)視圖和俯視圖，它們通過鋼環(huán)固定，并插在四個(gè)垂直鋼柱之間，在填充石塊之前進(jìn)入海嘯防波堤。
[0055]圖23a具有便道，補(bǔ)給道，魚類存儲(chǔ)器的海嘯防波堤和從漁港通到開放海域入口的俯視不意圖。
[0056]圖23b用于潮汐能和通過泵進(jìn)行能量存儲(chǔ)的能量圖。
[0057]圖24a，b海岸與海嘯防波堤之間的補(bǔ)給道的縱向示意圖，其具有由橋覆蓋的豁口和柵欄(a)和具有側(cè)臂的4至5米厚雙柵欄補(bǔ)給道的剖面示意圖(b)。
[0058]圖25a，b通過浮舟方式浮在海面的波衰減鋼柵欄，通過穩(wěn)定的基礎(chǔ)，重型塊和/或鋪由鏈條固定在海底(俯視和側(cè)視不意圖)。
[0059]圖26a，b通過漂浮延長浮舟浮在水面上的波衰減水平和垂直鋼柵欄，通過穩(wěn)定的基礎(chǔ)，重型塊和/或錨由鏈條和鋼梁固定在海底(延長系統(tǒng)一小部分的俯視和側(cè)視示意圖)。
[0060]圖例的簡要說明
[0061](I)漲潮時(shí)的海平面
[0062](2)海/海洋的底部
[0063](3)岸 / 海岸[0064](4)海嘯防波堤
[0065](5)間隙(填充有石塊、碎石……)
[0066](6)地面土壤層
[0067](7)固定桿
[0068](8)便道
[0069](9)壓力/沖擊波
[0070](10)反射波
[0071](11)海床
[0072](12)柵欄
[0073](13)柵欄卷
[0074](14)水平錨
[0075](15)石塊、碎石
[0076](19)具有直的斜坡的浪涌抑制器
[0077](20)上彎曲部
[0078](21)鋼
[0079](22)鋼條
[0080](23)鋼筋混凝土
[0081](24)鉤
[0082](25)用以將浪涌抑制器懸掛于混凝土壁上的豁口
[0083](26)固定于混凝土壁上
[0084](27)水平錨
[0085](28)航行間隙
[0086](29)梯田
[0087](30)混凝土壁
[0088](31，32)與海岸平行的柵欄
[0089](33)間隔保持器
[0090](34，35)船 / 浮舟
[0091](36)石塊
[0092](37)被釋放的鋼柵欄卷
[0093](38)穩(wěn)定的鋼架
[0094](39)遠(yuǎn)海
[0095](40)混凝土地基
[0096](41)浪涌抑制器
[0097](42)海岸邊的豎直壁
[0098](45)重塊
[0099](46)柵欄(在海嘯防波堤的薄弱點(diǎn)處)
[0100](47)混凝土橋
[0101](48)補(bǔ)給道路
[0102](49)抽運(yùn)被污染的水[0103](50)蓄水池
[0104](51)漁港
[0105](52)鋼條
[0106](53)主要補(bǔ)給道路
[0107](58)擺錘
[0108](59)高度調(diào)節(jié)
[0109](60)錘的拉起和釋放
[0110](62)柵欄
[0111](65)金屬筐壁海嘯防波堤
[0112](66)金屬筐
[0113](67)起重機(jī)
[0114](101)雙浮舟船橋， 懸掛在輔助浮舟的框架上的兩個(gè)平行連接的浮舟
[0115](102)固定在土地中并且填充有混凝土的垂直鋼管
[0116](103)鋼柵欄卷
[0117](104)用來插入石塊的開口
[0118](105)兩個(gè)浮舟之間的連接梁
[0119](106)用來運(yùn)輸鋼管和鋼柵欄卷的專用卡車，以及用來運(yùn)輸石塊的未示出的自動(dòng)傾卸卡車和拖運(yùn)卡車
[0120](107)被下放到海中位于鋼管之間的鋼柵欄
[0121](108)石塊、碎石、其它固體材料、混凝土塊、礫石、沙子
[0122](109)漲潮時(shí)的海平面、海表面
[0123](1010)通過兩個(gè)垂直鋼管以及搭接孔以及插入栓對(duì)兩個(gè)連續(xù)的鋼柵欄進(jìn)行連接
[0124](1011)具有鉤的鋼環(huán)
[0125](1012)石塊、鋼管、鋼柵欄的額外供給以及通過船和浮舟進(jìn)行混凝土的供給
[0126](1013)填充有石塊的雙柵欄海嘯防波堤已完成:現(xiàn)在建造混凝土壁和便道/補(bǔ)給道路
[0127](1014)具有小斜坡和排水管的補(bǔ)給道路和便道
[0128](1015)岸、海岸線
[0129](1016)卡車和建筑機(jī)械的大的停車區(qū)，用來裝載鋼柵欄卷、鋼管以及石塊，用來停放輸送混凝土的卡車。存儲(chǔ)建筑材料。
[0130](1017)平行于海岸
[0131](1018)用來實(shí)現(xiàn)彎曲的連接體
[0132](1019)用來實(shí)現(xiàn)雙浮舟船橋分叉的連接體
[0133](1020)海平面以下大約40米(20米至200米)的水深
[0134](1021)進(jìn)行中的工作
[0135](1022)具有完成了的補(bǔ)給道路的海嘯防波堤
[0136](1023)載有鋼柵欄卷、鋼管、鋼環(huán)的卡車、載有石塊的自動(dòng)傾卸卡車以及混凝土攪拌運(yùn)輸卡車的方向
[0137](1024)單浮舟船橋上空載卡車的返回[0138](1025)主要補(bǔ)給道路
[0139](1026)大的鋼柵欄的具有5個(gè)小浮舟的部分
[0140](1027)浮舟
[0141](1028)鋼柵欄
[0142](1029)鋼柵欄和浮舟的橫截面圖/側(cè)視圖
[0143](1030)懸掛在鋼鏈上的重物
[0144](1031)海平面 I
[0145](1032)海平面 II
[0146](1033)浮舟的列
[0147](1034)水平的鋼柵欄部分
[0148](1035)垂直懸掛的鋼柵欄
[0149](1036)利用地基、利用重的重物或者利用錨通過鋼鏈固定于海的底部
[0150](1037)用于運(yùn)輸?shù)牡蹉^
[0151](1038)渦輪、水輪
[0152](1039)潮汐流變化
[0153](1040)具有大孔隙的鋼柵欄
[0154](1041)加強(qiáng)雙浮舟船橋性能的輔助浮舟
[0155](1042)承載具有重型卡車的雙浮舟船橋的鋼管框架
[0156](1043)具有用來防止高海浪的浪涌抑制器的外壁
[0157](1044)鋼鏈和鋼梁
[0158](1045)在移除雙浮舟船橋之后填補(bǔ)的石塊
[0159](1046)外部的和內(nèi)部的鋼柵欄
[0160](1047)插入的來自雙浮舟船橋上的卡車的石塊
[0161](1048)間隔保持器
[0162](1049)鋼梁
[0163](1050)浪涌抑制器
[0164](1051)朝向海洋的混凝土壁
[0165](1052)栓
[0166](1053)朝向海岸的混凝土壁
[0167](1054)斜坡補(bǔ)給道路
[0168](1055)防波堤的底部
[0169](1056)泵
[0170].(A)浪高
[0171].(I)典型的實(shí)例I
[0172](II)典型的實(shí)例II
[0173].(C)波速
[0174].(h)水深
【具體實(shí)施方式】[0175]對(duì)發(fā)明的一般性描述
[0176]本發(fā)明的原理利用圖1中的橫截面示出，來自地震或滑坡的沖擊波(9)在穩(wěn)定的垂直壁處得以反射(10)，其中一些沖擊能量通過水在防波堤前方的向上運(yùn)動(dòng)釋放以及一些波能量在防波堤的粗糙表面體積中消散。在水下的垂直壁面對(duì)降低的剪切流并且不受高海浪影響，而海嘯防波堤(4)的頂部上的垂直混凝土壁和水壩或者堤岸的垂直前部通過能夠被更換的被發(fā)明的懸垂的傾斜/三角形結(jié)構(gòu)(“浪涌抑制器”或“波浪導(dǎo)向裝置”)而在海平面上方得到保護(hù)。本發(fā)明通過新穎的水下構(gòu)造技術(shù)以適中的成本和相對(duì)高的產(chǎn)率提供了垂直穩(wěn)定壁。為此，本發(fā)明涉及如權(quán)利要求中限定的保護(hù)防波堤。同時(shí)，通過用石塊、礫石、巖屑、沙子和利用土層的封蓋填充海嘯防波堤和海岸(3)之間的間隙(5)，能夠獲得新的土地，而土地的價(jià)值能夠補(bǔ)償所有或至少一大部分的工程費(fèi)用。一種新陸地的備選方案可以是基于防波堤和海岸之間的永久漂浮結(jié)構(gòu)。
[0177]防波堤和海岸之間的間隙包括巨大的海水蓄水池，其能夠用于金槍魚和其他魚類或海產(chǎn)的大規(guī)模養(yǎng)殖。此外，它們能夠借助于利用過剩的低成本電力將水抽吸至高水位并在需要時(shí)將水降低至較低的蓄水池而利用渦輪機(jī)獲得電力，從而用來進(jìn)行能量存儲(chǔ)。
[0178]圖1表示反射來自地震或滑坡的沖擊波的垂直防波堤(例如，海嘯防波堤)的示意性截面圖。在該理想化情況下，垂直防波堤延伸至海洋(2)的底部，通常4km，并因而完全地反射海嘯壓力波。然而，如果人們考慮到朝向海岸運(yùn)動(dòng)期間(即，經(jīng)歷降低的水深期間)波速的變化和相關(guān)的振幅發(fā)展，那么會(huì)意識(shí)到高的海嘯海浪僅僅在水深小于大約200m或者甚至僅30m處產(chǎn)生。它們的速度c通過下式以第一近似值(Levin and Nosov2009年文獻(xiàn)1.1章和5.1章)給出:
[0179]C= V (g X h)
[0180]其中g(shù)為重力和h為水深，振幅或波高A的平方與速度c的乘積為常數(shù):
[0181]A2X C=常數(shù)
[0182]這些關(guān)系在組合的圖2中示出，其中對(duì)于h=-4000m處的浪高1=0.3m和II=LOm的兩個(gè)典型例子，水深4000m處的參數(shù)c=713km/h。圖示的下面部分利用大陸架的坡度的理想圖示示出了作為水高度h函數(shù)的速度C，該大陸架的坡度在接近“折裂(break)”處增加。圖示的上面部分示出了作為水深h函數(shù)的浪高A。海嘯波浪高度稍稍增加，直至水深小于大約200m，并且對(duì)于4km深度處的初始浪高0.3m和1.0m,僅在水深在大約50m時(shí)，浪高增加超過2m。結(jié)果是，海嘯防波堤能夠經(jīng)濟(jì)地豎立在20m至200m之間的水深度處，其通常依然在大陸架上。通過高達(dá)至漲潮時(shí)的海平面上方3m的海嘯防波堤以及在海嘯防波堤的頂部上方延伸6至Sm的頂部的混凝土壁，根據(jù)海嘯和風(fēng)暴的最高預(yù)測的海浪，與浪涌抑制器組合的在水中的海嘯防波堤和頂部的混凝土壁應(yīng)該有效地保護(hù)海岸。與現(xiàn)有技術(shù)的防浪堤相t匕，本發(fā)明防止高海嘯波浪的形成，而現(xiàn)有技術(shù)的防浪堤試圖在已經(jīng)形成海浪之適降低靠近海岸的高海嘯波浪的災(zāi)難效應(yīng)。突出的例子是以上討論的釜石防波堤。
[0183]此外，應(yīng)該考慮到與筆直海岸線的偏離(例如海灣或者海峽)可能導(dǎo)致漏斗效應(yīng)，這可能使得到達(dá)海岸的海嘯波浪高度加倍。這在釜石海灣的2011年3月11日的日本東北海嘯中有所描述。因此，新的海嘯防波堤遠(yuǎn)離海岸，從而防止海灣和海峽的漏斗效應(yīng)。
[0184]在特殊地區(qū)，初始的近海海嘯波浪可能到達(dá)超過I米，從而使得地球物理學(xué)者和地震學(xué)家有可能估計(jì)海床的最大預(yù)期垂直移位。這然后表明了海嘯防波堤的優(yōu)選位置和深度以及海嘯防波堤頂部加上混凝土壁的高度。如果這個(gè)科學(xué)估計(jì)還不可能，那么歷史數(shù)據(jù)應(yīng)該能夠給出關(guān)于4km海洋深度處的最大預(yù)期海嘯波浪的信息。此外，以上給出的海嘯波浪速度c受到海洋底部的地貌的影響，尤其在淺水處，并且其方向受到充當(dāng)波浪向?qū)У拇笱笾猩郊沟挠绊?。此外，?dāng)海嘯壓力波到達(dá)淺水時(shí)，海底的摩擦變得相關(guān)，本發(fā)明防止了這種情況。
[0185]海嘯防波堤的構(gòu)造
[0186]在優(yōu)選實(shí)施方式中，借助于重物(例如懸掛錨(14))將諸如柵欄(12)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)(優(yōu)選鋼制)和一串鋼錨沉入海洋，在沉積石塊之后，鋼錨在水平位置將柵欄固定在垂直位置。圖5示出了用于從插入來自卷(13)的柵欄的浮舟的示意性截面圖。鋼柵欄在很多國家有生產(chǎn)。大約4_的金屬絲厚度通常將提供足夠的強(qiáng)度，尤其由于所需要的耐鹽水腐蝕的鋼具有卓越的高拉伸強(qiáng)度。對(duì)于特殊的需要，例如海平面之上，可以應(yīng)用瑞士的GeobruggAG公司的高強(qiáng)度鋼網(wǎng)，其具有高彈性的附加優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于經(jīng)受住地震和最高波浪是重要的。用于本發(fā)明的所有鋼元件由耐鹽水腐蝕的鋼制成，例如歐洲編號(hào)為1.4429(ASTM316LN)、
1.4462、1.4404或1.4571 (V4A)或ASTM型316、316L或316LN的含鉻和鑰的低碳鋼。所有金屬合金應(yīng)該具有相同或相似的成分，以防止連接點(diǎn)處的電解反應(yīng)和腐蝕。此外，可以通過用特殊的耐腐蝕涂料或者通過彈性聚合物涂覆所有金屬部件，或者通過混凝土覆蓋朝向海的鋼柵欄結(jié)構(gòu)，或者通過包埋鋼柵欄，來防止長期腐蝕。根據(jù)柵欄-石塊結(jié)構(gòu)的總高度、石塊的尺寸和形狀、水平錨的數(shù)量和結(jié)構(gòu)以及地震的風(fēng)險(xiǎn)，該特殊的柵欄結(jié)構(gòu)和金屬絲或鋼索繩的厚度必需滿足強(qiáng)度和彈性要求。此外，柵欄類型沿著防波堤的高度或者長度的變化可以滿足局部要求?？梢酝ㄟ^將鋼索繩交叉在鋼柵欄前方獲得柵欄-石塊防波堤的穩(wěn)定性，索繩固定至柵欄。
[0187]柵欄-石塊結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面布局(topology)和局部粗糙度決定沖擊波的反射率?？梢酝ㄟ^海嘯防波堤的Z字形或波狀結(jié)構(gòu)降低反射率。這些反射的沖擊波可能有害于海洋或島嶼另一側(cè)上的對(duì)側(cè)海岸?？梢詰?yīng)用偏離垂直方向的稍微向下的傾斜部來將例如本州/日本的東北海岸處的壓力波向下反射到日本海溝深處，或者傾斜部可以稍微向上以通過形成背離海岸移動(dòng)的分散的海洋波而將壓力波的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成勢能。
[0188]單柵欄技術(shù)
[0189]當(dāng)最低的柵欄和最低的錨到達(dá)海床(sea-ground)上的期望位置時(shí)，它們在那里通過錨、通過鋼條(圖1、3、4、10、12、15、16中的附圖標(biāo)記7)和/或通過混凝土地基固定至地面。在這個(gè)程序之前，通過挖掘和/或通過高壓噴水將沙子和軟材料從海床上清除，高壓噴水通過管子產(chǎn)生或者通過水下壓縮機(jī)或風(fēng)扇在本地產(chǎn)生，可以通過挖掘去除陡坡?？梢栽诤Ｑ蠓较蛏咸峁┓啦ǖ痰男 暗撞俊?圖10中的1055)，以防止或降低沖刷、水流對(duì)防波堤下方沙子的去除?，F(xiàn)在，將具有特定尺寸和尖銳邊緣的石塊從海平面插入在朝向陸地一偵牝從而使得它們覆蓋并固定水平錨以及因而固定鋼柵欄，如圖3、4和10中所示，鋼柵欄因而或多或少地保持于垂直位置。首先沉積的石塊之前經(jīng)過沖洗，從而使得清晰的視圖允許通過強(qiáng)照明和視頻攝像機(jī)、通過潛水員、通過潛水鐘、或者通過遙控的工具ROV (Elwood等，2004, Tarmey 和 Hallyburton, 2004)、或者通過自主的水下工具 AUV (Bingham 等，2002,WH0I，2012)來控制該過程。
[0190]對(duì)于海嘯保護(hù)，鋼柵欄優(yōu)選地在海平面下方向下延伸20m至50m之間到達(dá)海床。相應(yīng)地，考慮到海床下方的長度和海平面上方的延伸，可以相應(yīng)地調(diào)節(jié)成卷的柵欄的長度。傳送船或浮舟布置在沿著海洋深度或沿著海岸線的水平線上，該工作要求相對(duì)平靜的海洋?？梢允褂脗溥x的方法利用待提供的鋼絲直接在浮舟上生產(chǎn)鋼柵欄，或者通過補(bǔ)給道路或者通過通往海岸的(臨時(shí)的)長橋或者通過永久的橋來遞送柵欄卷，如下所述，該永久的橋稍后被用來建立“游泳陸地表面(swimming land surface)”或者被用作“補(bǔ)給道路”。
[0191]可以在海平面上方借助于鋼索或者夾具獲得鋼柵欄間的水平連接，或者備選地，它們的側(cè)保持器可以沿著鋼梁或鋼管向下滑動(dòng)。這在船或者浮舟上進(jìn)行，但是它屬于必要的程序。當(dāng)如圖6所示的鋼梁(16)與柵欄一起朝向海插入到兩個(gè)鄰近的柵欄的前方，并且這些鋼梁具有分別與插入的巖石側(cè)面上的(on the size of the inserted rocks)柵欄開口對(duì)應(yīng)的側(cè)壁(17)時(shí)，這應(yīng)該是比較容易的。
[0192]這些側(cè)壁不僅防止石塊落入海的那邊，而且它們還包含在朝向陸地方向上的脊，該脊進(jìn)入鋼柵欄兩側(cè)的開口并因而連接兩個(gè)平行的水平柵欄:這允許平行水平柵欄之間的大距離偏差。該垂直鋼梁還裝配有2m至20m長度的水平錨(18)，以通過隨后的石塊沉積將鋼柵欄固定在垂直位置，從而使得錨不需要被直接固定至鋼柵欄。具有側(cè)壁、脊和錨的鋼梁在圖6a、6b和6c中示出。該脊可以由自動(dòng)夾具代替，當(dāng)在朝向陸地方向上機(jī)械拉拽時(shí)，該自動(dòng)夾具一旦接觸便鎖定至柵欄。
[0193]海嘯防波堤和海岸之間的間距可以由石塊、碎石等以及頂部(6)上的泥土來填充
(5)，以便獲得如圖1中所示的新的土地。但是，這需要運(yùn)輸大量的材料。
[0194]具有臺(tái)地(29)的簡單梯田式結(jié)構(gòu)需要較少的石塊填充材料，依然允許獲得新的土地(6)，并且因而如圖3所示，在某些海岸上是優(yōu)選的。這在地震震源靠近海岸并因而在兩階臺(tái)地之間的情況下也變得重要。在某些海岸，如圖4中的間隙(28)所示，當(dāng)海嘯防波堤不得不終止于例如低潮時(shí)的海平面下方的5m至IOm以便于航?；虮Ａ艉┖透劭跁r(shí)，海嘯防波堤的總高度將降低。在這種情況下，一部分海嘯波浪以及來自暴風(fēng)的同樣的高海浪可能到達(dá)海岸，所述海岸因此需要在海灘或港口之后具有高穩(wěn)定壁或者建筑物的保護(hù)線。對(duì)于梯田式防波堤和具有間隙的海嘯防波堤，源于反射和傳輸系數(shù)的海嘯波浪的振幅取決于防波堤和海洋深度的深度比，如Levin和NOSOV2009年的文獻(xiàn)在5.1章所討論的。
[0195]石塊將隨著時(shí)間沉淀下來,尤其通過人造震動(dòng)(爆炸)或者通過地震引起的震動(dòng)(在日本通常每年2000次)的輔助。一種增強(qiáng)柵欄-石塊防波堤的密度的新穎的技術(shù)由從船/浮舟(34 )懸掛的沉重金屬重錘(58 )組成:重錘被向上拉拽并且然后松開(60 )，從而使得其碰撞在柵欄-石塊防波堤上，引起強(qiáng)烈震動(dòng)。示意圖7示出了該程序以及此外的調(diào)節(jié)重錘(59)的高度的可能性。此外，通過礫石和/或沙子來固定石塊，當(dāng)石塊層增加至比方說2m至5m的層時(shí)，周期性地插入礫石和/或沙子。為了防止石塊的主要運(yùn)動(dòng)，可以在大約每20m至50m的石塊厚度處設(shè)置或多或少的水平鋼柵欄。
[0196]可以通過挖掘來獲得反射海嘯沖擊波的深垂直臂(42)(圖8)而直接在海岸上建立備選的垂直保護(hù)，并且挖掘出的石塊材料(43)用來穩(wěn)定附近的柵欄防波堤或者籃筐防波堤。
[0197]雙柵欄技術(shù)
[0198]一種使石塊填充材料的量最小化的備選方案使用靠近底部的兩個(gè)平行柵欄(31，32)，其中柵欄之間的水平分離距離在由間隔保持器(33)確定的Im和超過20m之間。該雙柵欄籃筐從兩個(gè)浮舟(34，35)降低至海洋中，直至期望深度，并填充有沖洗過的石塊
(36)和礫石，參見圖9。該雙柵欄壁的厚度由所需要的穩(wěn)定性決定，其中海嘯沖擊波需要至少3m直至20m的厚度。參見圖10，該高度應(yīng)該在漲潮時(shí)的海平面之上延伸2m至4m。這些很多千米長度的雙柵欄石塊結(jié)構(gòu)在底部是柔性的，因而能夠匹配通過如前所述的高壓噴水清洗之后的海床的局部布局。該柔性也可以用來在柵欄的底部(1055)處布置一定的延伸，以減少?zèng)_刷。備選地，首先，引入具有錨的單柵欄，以便匹配由連接的雙柵欄籃筐跟隨的海床布局。這些籃筐在其水平端部閉合。為了滿足抵抗最強(qiáng)沖擊波的穩(wěn)定性，如圖10中所示，將石塊沉積在雙柵欄防波堤的海岸一側(cè)上，并且在5.6m至最大20m厚度的情況下，通過如上所討論的水平錨(27)進(jìn)一步穩(wěn)定防波堤。此外，示出了海平面上方的混凝土壁(30)，其具有懸掛三角形結(jié)構(gòu)(41)(浪涌抑制器)，該結(jié)構(gòu)(41)將防止海浪的漫溢并降低由反射的海嘯壓力波升高的海水濺出。從混凝土壁延伸的鋼條(22)既用于之后加高混凝土壁，也用來懸掛浪涌抑制器(41)。沿著混凝土壁的便道(8 )允許運(yùn)輸浪涌抑制器(波浪導(dǎo)向裝置)并控制海嘯防波堤。
[0199]該水下結(jié)構(gòu)提供了通過使用由于潮汐和由于風(fēng)導(dǎo)致的水傳送所引起的向內(nèi)和向外的水流來產(chǎn)生電能的可能性。具有發(fā)電機(jī)的渦輪機(jī)被安裝在橋下的海嘯防波堤的薄弱點(diǎn)處，如下所討論的那樣在這里同樣期望有大量的水流，或者它們被安置在防波堤中。在20m寬雙柵欄海嘯防波堤情況下，通過海岸側(cè)上、混凝土壁之間的石塊以及如圖11中所示的便道來穩(wěn)定頂部的混凝土壁。
[0200]非常長的雙柵欄防波堤具有一定彈性以承受中級(jí)地震。但是，對(duì)于強(qiáng)地震，它們過于剛性并因此可能會(huì)破裂。為了防止這樣的難以修復(fù)的嚴(yán)重破壞，應(yīng)該事先設(shè)立薄弱點(diǎn)，如圖12中所示，在該破裂點(diǎn)，防波堤中斷2m至5m并且混凝土橋(47)在間隙上方通過。在嚴(yán)重地震之后，該橋被容易地修復(fù)。橋下的間隙填充有高強(qiáng)度鋼柵欄(46)以及精細(xì)剛性柵欄以防止魚逃脫。同時(shí)，柵欄允許海水交換和潮水高度差的平衡，這通過隨著向內(nèi)和向外的流動(dòng)(圖中未示出)規(guī)律地轉(zhuǎn)動(dòng)的渦輪機(jī)或者水輪給出了能量“產(chǎn)生”的可能性。替代固定的柵欄，間隙可以設(shè)置有門(圖中未示出)，一個(gè)具有柵欄，而一個(gè)具有平板門或者滑動(dòng)門以完成鎖定。填充有石塊的雙柵欄籃筐還可以在海岸上預(yù)先制造，然后插入并在海洋中連接。
[0201]水下建筑物的保護(hù)
[0202]雙柵欄防波堤還可以用于離岸平臺(tái)、橋的支柱和風(fēng)力發(fā)電廠的環(huán)紋管狀結(jié)構(gòu)中(未用圖示出)。具有插入在超出海平面延伸的內(nèi)和外管之間的石塊的雙壁管狀結(jié)構(gòu)保護(hù)風(fēng)力發(fā)電廠或離岸平臺(tái)的中心支柱免受海嘯壓力波、海嘯海浪和由風(fēng)暴引起的高海浪的影響。待保護(hù)的結(jié)構(gòu)/支柱的形狀可以是圓形，但是可以具有任何其他橫截面，例如，正方形、橢圓形、矩形、三角形等。
[0203]在這種雙管結(jié)構(gòu)中，外部的柵欄和內(nèi)部的柵欄連接并因而在底部封閉。該構(gòu)造類似于海嘯防波堤構(gòu)造。待插入在海洋中的第一雙柵欄單元具有最大的圓周(通常在支柱的底部)。內(nèi)部的柵欄通過間隔保持器或者通過小垂直壁與外柵欄保持分離。該柵欄單元然后在補(bǔ)給浮舟/船上(通過使用夾具、鋼索或者其他裝置)連接至下一個(gè)待插入的雙柵欄部分，等等。當(dāng)平臺(tái)支柱或者風(fēng)力發(fā)電廠的臺(tái)座僅部分被升高時(shí)，布置該環(huán)形結(jié)構(gòu)。然而，還可以通過在現(xiàn)場制造雙柵欄石塊結(jié)構(gòu)來保護(hù)例如橋的現(xiàn)有支柱。這種制造雙柵欄保護(hù)管的備選方法是將來自卷的長柵欄以螺旋方式纏繞在支柱周圍，通過間隔保持器保持兩個(gè)柵欄分離，并且連續(xù)地通過夾具、鋼索或其他裝置將下面部分與上面部分連接起來。
[0204]在最低的雙柵欄部分到達(dá)海床之后，將清洗過的石塊從頂部插入。
[0205]保護(hù)管的高度以及內(nèi)部的柵欄和外部的柵欄之間的距離以及因而的外直徑和包括了填充的石塊的質(zhì)量取決于預(yù)期的最高海浪。在大部分情況下，柵欄之間的水平距離將會(huì)在Im至5m的范圍內(nèi)，并且在漲潮時(shí)的海平面上方2m至IOm的高度是推薦的。
[0206]內(nèi)柵欄將會(huì)被固定至支柱，或者緩沖裝置將圍繞支柱安裝以防止來自鋼網(wǎng)和石塊的機(jī)械損壞，所述石塊的很多拐角可能在內(nèi)柵欄表面之外。備選地，可以省略內(nèi)部的柵欄并且可以通過間隔保持器將外部的柵欄直接連接至支柱。
[0207]外柵欄的上邊緣應(yīng)該具有用于航海的警報(bào)信號(hào)或者信號(hào)燈(與在海平面下方終止的海嘯防波堤一樣)。
[0208]具有浪涌抑制器的頂部混凝土壁
[0209]a)應(yīng)用于海嘯防波堤
[0210]應(yīng)該將至少5m高度的垂直混凝土壁(30)修建在海嘯柵欄防波堤的頂部上，以保護(hù)海岸和海港免受部分海嘯波浪和由風(fēng)暴引起的高海浪的影響(參見圖10、11、14)，并且保護(hù)新的土地(參見圖1和圖3)。為了最大的抵抗海水侵襲，波特蘭水泥的混凝土應(yīng)該具有低的水含量并且不可滲透；已經(jīng)提議5%至10%的鋁酸三鈣含量(扎卡利亞斯(Zacarias))。該混凝土壁的厚度在海洋中應(yīng)該至少Im并且沿著河流至少50cm。該混凝土壁的頂部可以具有鋼梁(22)，從而使得可以有利于之后的加高，并且具有朝向海洋的傾斜部的傾斜結(jié)構(gòu)(浪涌抑制器(41))可以懸掛在這些混凝土壁上以降低漫溢(overthrothing)、降低混凝土壁的侵蝕以及允許替換。在圖13中示出了兩個(gè)這樣的傾斜混凝土結(jié)構(gòu)。圖13a示出了具有僅對(duì)應(yīng)于傾角的直的傾斜部(19)的結(jié)構(gòu)，而圖13b示出了具有直的傾斜部(19)和上彎曲部(20)的第二三角形結(jié)構(gòu)。圖14示出了來自圖13b的安裝在基礎(chǔ)混凝土壁(30)上的三角形結(jié)構(gòu)。最佳傾角可以通過理論、實(shí)驗(yàn)和通過計(jì)算機(jī)模擬來確定。但是，出于實(shí)際原因和重量限制，所選擇的角度優(yōu)選地相對(duì)于垂直方向在10度和15度之間。例如，對(duì)于11.3度的角度和向下5m的長度，2m長度的混凝土結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有大約12.5噸的重量。這些浪涌抑制器必須在便道(8)上移動(dòng)并且借助于吊鉤(24)降低到垂直混凝土壁上。這些三角形結(jié)構(gòu)具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0211 ] a)它們保護(hù)基礎(chǔ)垂直壁免受侵蝕；
[0212]b)它們能夠被替換以改變傾角或者用于修復(fù)；
[0213]c)它們能夠在上部上向外彎曲，從而能夠使得最高波浪的漫溢最小化；
[0214]d)它們能夠被替換以檢測不同結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料；以及
[0215]e)當(dāng)垂直混凝土壁在未來被加高時(shí)，它們能夠被再次使用。
[0216]混凝土因其高壓縮強(qiáng)度而被使用，而鋼是由于其高拉伸強(qiáng)度。替換可能性允許檢測備選構(gòu)造材料和材料組合(例如具有保護(hù)鋼板的部分熔融可回收玻璃或者復(fù)合塑料，例如，雙柵欄石塊結(jié)構(gòu))，或者允許使用空心結(jié)構(gòu)或木材來降低重量:該決定取決于時(shí)效性、壽命體驗(yàn)以及本地資源和專門的技術(shù)。
[0217]如果整個(gè)柵欄石塊結(jié)構(gòu)下沉(例如關(guān)西機(jī)場的情形)，或者海平面由于季節(jié)改變而增加，或者預(yù)計(jì)由于強(qiáng)風(fēng)暴導(dǎo)致海浪較高，那么還可能需要加高混凝土壁。沿著這些垂直混凝土壁的便道(8)允許運(yùn)輸浪涌抑制器，修復(fù)和公眾訪問，參見圖10、15、16、23、24。[0218]b)應(yīng)用至水壩及堤岸
[0219]在其他實(shí)施方式中，本發(fā)明包括懸掛在穩(wěn)定的垂直雙柵欄石塊壁上的朝向海定位的浪涌抑制器，所述穩(wěn)定的垂直雙柵欄巖石壁顯著地降低了來自海浪的總剪切力和沖擊力，并因而提供了增加的穩(wěn)定性和壽命。在海平面上方通常延伸5至IOm的壁反射海浪，并且反射波降低了迎面而來的波浪的力量。壁的高度必須大于漲潮期間的最高預(yù)期海浪等級(jí)。懸掛的三角形結(jié)構(gòu)的朝向海傾斜角防止或者至少降低海水朝向陸地的漫溢和噴灑，尤其在設(shè)置有上彎曲部時(shí)。根據(jù)本發(fā)明的壁為現(xiàn)有水壩提供了有效備選方案，所述現(xiàn)有水壩通常在兩側(cè)(即，海洋側(cè)和陸地側(cè))有坡度，該坡度覆蓋大的陸地區(qū)域并且在很多情況下提供了不足夠的穩(wěn)定性，導(dǎo)致特大洪水。
[0220]在圖15中示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的基礎(chǔ)壁。具有懸掛的浪涌抑制器(41)的雙柵欄石塊水壩還將有效降低英格蘭東北部的陡海岸和其他陡海岸的侵蝕。在該實(shí)施方式中，壁(62 )相對(duì)于海洋(I)的表面垂直，即，其傾斜為O °，并且延伸超過海平面。
[0221]如上所述，壁優(yōu)選地由雙柵欄石塊結(jié)構(gòu)建造，在這種情況下，垂直鋼梁之間或者垂直鋼管之間的鋼柵欄被填充有混凝土(7)，固定在地面中，并且具有錨和用于固定錨和鋼柵欄水壩的石塊。為了抵抗風(fēng)暴巨浪的最高穩(wěn)定性，朝向海的鋼柵欄由瑞士的Geobrugg公司的超高強(qiáng)度鋼網(wǎng)制造。如圖15中所示，這些鋼柵欄水壩的陸地側(cè)通過重塊(45)和以前的傳統(tǒng)水壩材料穩(wěn)定。
[0222]備選地，如圖16中所示，水壩(30)在海洋(I)中由至少Im厚度的鋼筋混凝土(23)建造，以及在陸地內(nèi)沿著河流由至少50cm厚度的鋼筋混凝土(23)建造。鋼梁的最高密度朝向海洋并在壁的表面下方以使穩(wěn)定性最大化并用于腐蝕的壁表面的修復(fù)。這些壁通過混凝土地基以及借助于鋼梁固定裝置(7)深深地固定在海床中或者地面中，并且通過錨和由石塊、礫石、沙子、碎石和該水壩材料的泥土組成的大密度重塊(45)穩(wěn)定在陸地方向(大陸)。通常沿著海岸的實(shí)際高度應(yīng)高高于預(yù)期的最漲潮時(shí)的最高海浪，沿著北海岸，其應(yīng)該是8m至10m，但是鋼桿(22，52)和混凝土壁(30)的表面形態(tài)應(yīng)該允許在未來隨著海平面由于季節(jié)變化而增加以及預(yù)期的海浪由于風(fēng)暴而較高而增加其高度。
[0223]基礎(chǔ)壁可以相對(duì)于海洋表面垂直，但是示出傾斜面的附加元件(浪涌抑制器)可以懸掛至基礎(chǔ)壁，然后如上所述，整體結(jié)構(gòu)可以相對(duì)于海洋表面傾斜。浪涌抑制器可以由耐鹽水的混凝土制成，或者是由不銹鋼柵欄制成的有角形狀的金屬筐，并且填充有石塊。
[0224]在這期間，沙子和礫石可以被沖向海岸沖并且沉積在新穎的水壩前方，從而降低了有效保護(hù)的垂直高度。該材料應(yīng)該被挖掘并且沉積在防波堤朝向向陸地一側(cè)，或者必需增加壁高度以保持完全保護(hù)。另一方面，可以從防波堤下方去除沙子，并且這將通過如圖10中所示的在海洋一側(cè)延伸并且建造在防波堤的下端部處的“底部”(1055)而減少(reduce)。
[0225]與現(xiàn)有技術(shù)的水壩相同，根據(jù)本發(fā)明的具有浪涌抑制器的壁可以沿著海岸延伸很多公里。
[0226]沿著壁頂部的道路(8)允許控制、服務(wù)、修復(fù)壁，運(yùn)輸和替換浪涌抑制器，并且還用于公眾交通，例如自行車。
[0227]根據(jù)本發(fā)明的具有雙柵欄石塊結(jié)構(gòu)(或者具有混凝土壁)的水壩的構(gòu)造和維護(hù)提供了改進(jìn)的穩(wěn)定性和壽命，并且進(jìn)一步地，與具有朝向海的坡面和小的朝向陸地的坡面的傳統(tǒng)水壩相比，占用更加少的陸地區(qū)域(可能小于50%)。如果這些新的水壩建造在該水壩的朝向海的一側(cè)上，并且當(dāng)這些舊的水壩被去除或整平時(shí)，能夠獲得新的陸地。
[0228]用于有效防波堤(barrier)構(gòu)造的雙浮舟技術(shù)
[0229]在遠(yuǎn)海中進(jìn)行包括石塊、柵欄、混凝土的運(yùn)輸?shù)暮[防波堤的構(gòu)造是非常困難的。以下描述了從海岸開始的簡單方法。
[0230]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，兩個(gè)平行浮舟(圖17a、b)之間具有空隙，這兩個(gè)浮舟允許從海岸抵達(dá)的卡車遞送鋼管、鋼柵欄卷、以及石塊，石塊直接來自采石場。為了承載具有石塊的卡車的重量，通過在外側(cè)具有輔助浮舟的穩(wěn)定框架(38)連接兩個(gè)浮舟(圖17a、b)。此外，這些輔助浮舟對(duì)海波具有衰減作用。輔助浮舟外部的高墻將減少海浪到中央雙浮舟船橋的漫溢。
[0231]垂直鋼管以對(duì)應(yīng)于鋼柵欄寬度的水平常規(guī)距離固定在地面中(圖18a)。在雙浮舟船橋的兩側(cè)，鋼柵欄被降低到鋼管之間(圖17c)，通過鋼環(huán)上的鉤連接(圖18b)。為了填充平行鋼柵欄之間的空間以建造穩(wěn)定的壁，石塊(36)從卡車通過浮舟之間的空隙插入海洋。為了減少?zèng)_刷，水流從低于柵欄處移除沙子，以構(gòu)建柵欄底部(1055)的方式插入第一批石塊，見圖10。
[0232]為了柵欄的頂部延伸到海平面上，雙浮舟必須繼續(xù)前進(jìn)，使得能夠用來自船的石塊填充柵欄之間的空隙。在接下來的步驟中，卡車遞送混凝土和鋼梁以在鋼柵欄石塊壁的頂部上建造混凝土壁和補(bǔ)給道路?？湛ㄜ囋趩胃≈鄞瑯蛏弦苿?dòng)并通過U形的轉(zhuǎn)彎返回到海岸(圖21)或者暫時(shí)在浮舟停車場停留(圖19)。圖20示出了用于浮舟船橋交通的彎曲和分叉元件。用于建造頂壁和補(bǔ)給道路而應(yīng)用的混凝土應(yīng)該通過低的水/水泥比率和非常低的滲透率而對(duì)海水具有改進(jìn)的阻力(Zacarias2006/2007)。
[0233]石塊(或碎石)的尺寸應(yīng)該適合浮舟之間的空隙，但不應(yīng)該穿過柵欄的空隙并且最好在40至90cm的范圍內(nèi)。圓形的石塊易于在后來移動(dòng)，因此優(yōu)選的是帶棱角的石塊。為了放置好石塊，可以使用通過重物進(jìn)行振動(dòng)沖擊，見圖7。
[0234]垂直金屬筐防波堤
[0235]垂直海嘯防波堤能夠用填充了石塊的金屬筐、鋼罩建造。這些金屬筐具有3m至20m的細(xì)長形狀，并且定位在朝向海的方向上。該形狀允許封閉的、填滿的裝配以構(gòu)造垂直壁，以及頂部的混凝土路和壁(圖中未示出)。此外，這里的浪涌抑制器是有用的。
[0236]保護(hù)施工場所不受暴雨引起的高海浪影響
[0237]這些工程需要在相對(duì)安靜的海洋中完成?？紤]到頻繁的暴雨和高海浪，如圖25和26所示，發(fā)明了波浪-衰減結(jié)構(gòu)。具有在50m至500m之間橫向尺寸的大水平鋼網(wǎng)通過小浮舟或者輕質(zhì)量物體(圖25)保持漂浮，其位置由連接到海床上的穩(wěn)定地基或者重物和/或錨的鏈條或鋼繩固定。
[0238]圖26示出了一列長浮舟，其自身輔助波浪衰減。具有長浮舟的水平浮舟鋼柵欄能夠被海洋側(cè)的作為重物的懸掛的深鋼柵欄加強(qiáng)，并且起到減少將到達(dá)的海嘯波的能量的作用，此外還能減少暴風(fēng)波浪的能量。這些具有組合的水平和垂直鋼柵欄的浮舟在圖26a和26b中示意性地示出。水平和垂直鋼柵欄的開口作為波前和實(shí)際鋼柵欄表面之間的角度的函數(shù)確定水的滲透率，并且由此確定波浪的能量損耗。此外，柵欄浮舟結(jié)構(gòu)的總質(zhì)量有助于增加衰減效率，因?yàn)槠渲饕窒松仙ɡ?。?dāng)由于低滲透率剛柵欄部分地隨著波浪上下運(yùn)動(dòng)時(shí)，衰減作用會(huì)下降。通過理論估計(jì)和數(shù)值仿真，必須找到并實(shí)驗(yàn)測得這些柵欄浮舟結(jié)構(gòu)所需的尺寸。Lader等(2007)已經(jīng)研究了具有大到25mm開口的垂直養(yǎng)魚場網(wǎng)結(jié)構(gòu)的衰減機(jī)構(gòu)。通過直覺判斷，在本案中朝向遠(yuǎn)海的柵欄的寬度不應(yīng)該遠(yuǎn)小于100m，并且柵欄的圓形鋼環(huán)的直徑可以是30至50cm。此外，浮舟的形狀和尺寸將對(duì)這些波浪衰減器的效率有影響(在此Koraim(2013)關(guān)于懸掛水平列的半管的研究值得注意)。
[0239]通過鋼繩、鏈條和鋼梁將這些浮舟-柵欄結(jié)構(gòu)通過固體基座或通過重物或通過錨固定到海床是重要的。當(dāng)波浪觸發(fā)相應(yīng)的發(fā)電機(jī)(dynamos)時(shí)，細(xì)長的浮舟還允許使用波浪的能量。
[0240]在建造好穩(wěn)定的海嘯防波堤之后或單獨(dú)地，浮舟-鋼-柵欄結(jié)構(gòu)還可以沿著海岸以及在港灣中使用，從而減少暴風(fēng)波浪和海嘯波浪的能量。在港灣中，這些結(jié)構(gòu)可以被折疊從而為航海打開通道，并且在海嘯警報(bào)的情況下關(guān)閉通道。
[0241]日本東北的海嘯保護(hù)的具體應(yīng)用具有800km的雙-柵欄-石塊海嘯防波堤，深 30m，寬 5.6m ;從 Shirya saki (41。26 , N141。34 , 22，，E)到 Choshi/Inubozaki(35° 42; 05^141° 14; 23’?);每公里需要大約70’000m2的剛柵欄(大約15%超高強(qiáng)度網(wǎng));大約400’ 000噸石塊；12’ OOOm鋼管或型材鋼梁，以及用于墻壁&道路的6’ 000m3
混凝土。
[0242]土地的再生
[0243]如果在海嘯防波堤和海岸之間開發(fā)新的土地，例如500km2，以每平方米日本土地100USD的常規(guī)價(jià)格計(jì)算，這相當(dāng)于500億USD。但是，在這種情況下，不得不運(yùn)輸大質(zhì)量的石塊、碎石和土壤。作 為可選方式，可以利用“游泳土地表面(swimming land surface)”或者柱子或者垂直鋼-柵欄-石塊結(jié)構(gòu)(圖中未示出)上的土地表面來填充海嘯防波堤和海岸之間的空隙的一部分。
[0244]來自潮汐的可再生能量以及通過抽運(yùn)的能量存儲(chǔ)
[0245]圖23b示出了通過可逆渦輪(1038)使用潮汐能的蓄水池I。大容量的蓄水池能夠利用小潮汐的高度差。蓄水池II和III也可以使用潮汐能，但是主要的應(yīng)用是通過由低成本的電力例如在夜間激活的泵(1056)來增加蓄水池III中的水位。當(dāng)需要電力時(shí)，激活渦輪(1038)，從而提供持續(xù)的電力供應(yīng)。這些能量應(yīng)用的成功實(shí)例建造于1967年的Rance,法國北部。
[0246]養(yǎng)魚場(fishingfarms)
[0247]海岸線和海嘯防波堤之間的海水蓄水池的大部分能夠用作養(yǎng)魚場，例如鮭魚、藍(lán)鰭金槍魚、海洋比目魚等。這種蓄水池將部分地連接到海洋。延伸的傳統(tǒng)漁網(wǎng)將防止魚逃離并且分離不同大小的魚。在某些區(qū)域銅合金網(wǎng)的應(yīng)用將用于防止污染(fouling)。例如由800km海嘯防波堤保護(hù)的日本東北海岸能夠被劃分成根據(jù)轄區(qū)邊界的補(bǔ)給道路分割的多個(gè)部分。用于補(bǔ)給道路的可選布置允許從城市和漁港(51)到遠(yuǎn)海的航海，圖23a示意性地示出。短的海嘯防波堤保護(hù)通向遠(yuǎn)海的通路，該短的海嘯防波堤阻止海嘯波直接向海港移動(dòng)。補(bǔ)給道路在具有4至6m的厚度的雙-柵欄-石塊的頂部，其具有帶有橋(47)和柵欄(46)的空隙，根據(jù)被分離的魚的大小，后者具有開口，見圖24a和24b。通過具有柵欄或者具有完全閉合柵欄的閘門能夠關(guān)閉這些空隙。對(duì)魚關(guān)閉的系統(tǒng)降低了被遠(yuǎn)海污染的風(fēng)險(xiǎn)，即使來自海洋的新鮮水能夠通過海嘯防波堤的開口處的柵欄進(jìn)行交換。[0248]深海釆礦
[0249]為了限定、分離和標(biāo)記特定區(qū)域并且為了標(biāo)記通道和方向，能夠?qū)⒕哂?至多于IOOm高度和5至多于IOOm水平長度的雙-柵欄-石塊結(jié)構(gòu)降低至海床。為了形成方形、圓形或其他形狀的罩，具有I至多于20m寬度的垂直柵欄-石塊結(jié)構(gòu)被連接。這些隔離壁還可以防止材料從一個(gè)特定區(qū)域溢出到另一個(gè)區(qū)域并且因此有助于深海釆礦的效率。此外，為了給潛水鐘和其他設(shè)備的存儲(chǔ)提供空間，可以用柵欄-石塊結(jié)構(gòu)或其他材料的頂板(具有用于傳輸繩的狹縫)覆蓋這些壁。相比于如上所述的30+5m高的海嘯防波堤，鋼繩和柵欄的規(guī)格沒有那么嚴(yán)格。
[0250]容易想到的具體應(yīng)用是用于從日本附近的Minam1-Torishima島附近的5至6km的深海土地對(duì)包含稀土元素的泥漿、礫石或石塊進(jìn)行釆礦和從其他含有稀土元素和含錳的沉積物進(jìn)行釆礦。這種雙-柵欄-石塊圓圈和十字架也能用于大海中的地理標(biāo)記點(diǎn)。
[0251]已經(jīng)討論了用于本發(fā)明的各個(gè)方面的不同技術(shù)方案。詳細(xì)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)依賴于對(duì)當(dāng)?shù)氐暮[和海波/洪澇風(fēng)險(xiǎn)的估計(jì)、工業(yè)化能力、計(jì)劃應(yīng)用、以及遠(yuǎn)不同于例如沿著日本海岸和沿著智利海岸和北美東海岸和西海岸的大陸架局部擴(kuò)張。除了防御海嘯和洪澇，這種新的水下構(gòu)造在全世界都是有用的，不僅用于可再生能源和能源存儲(chǔ)、養(yǎng)魚場和深海釆礦，還可用于大海、湖和河流中的任何建筑。
[0252]參考文獻(xiàn)
[0253]-0.S.B.Al-Amoudij “Durability of plain and blended cements in marineenvironments”，Advances in Cement Researchl4 (2002) 89-100.[0254]- N.W.H.Allsop，editor, “Coastlines，Structures andBreakwaters2005 , Institution of Civi I Engineers,Thomas TelfordLtd.，London2005.[0255]-A.Annunziatoj G.Franchello and T.De Groevej “Response of the GDACSSystem to the Tohoku Earthquake and Tsunami ofllMarch2011，，，Science of TsunamiHazards3N0.4(2012)283-296.[0256]-D.Bingham, T.Drake, A.Hill and R.Lott, “The Application of AutonomousUnderwater Vehicle (AUV) Technology in the Oil Industry - Vision andExperiences，，，F(xiàn)IGXXII International Congress, Washington D.C.Aprill9-26, 2002.[0257]-E.Bryant, “Tsunami，the underrated Hazard，，，second edition, SpringerISBN978-3-540-74273-9, Praxis Publishing Ltd,Chichester UK2008.[0258]-H.F.Burchardt and S.A.Hughes, “Types and Functions of CoastalStructures，，in Coastal Engn g.Manual, chap ter 2: US Army Corps of Eng.Rep.EMl110-2-1IOOPart VI(30April2002;change3, 28September2011).-Geobrugg (2012)AG，Geohazard Solutions, 8590Romanshorn，Switzerland, www.geobrugg.com.[0259]-H.Kawaij M.Satohj K.Kawaguchi and K.Seki，“The2011off the PacificCoast of Tohoku Earthquake Tsunami Observed by the GPS Buoys, Seabed WaveGauges, and Coastal Tide Gauges of N0WPHAS on the Japanese Coast，，，Proceedingsof Twentysecond (2012)International Offshore and Polar Engineering Conference Rhodes，Greece, Junel7-22，2012，p.20，www.1sope.0rg.[0260]-B.Levin and M.Nosov, “Physics of Tsunamis”，translation，Springer2009，ISBN978-1-4020-8855-1, e-1SBN978-l-4020-8856-8.[0261 ] -P.J.Lynettj “A mult1-layer approach to modellinggeneration, propagation, and interaction of water waves，，，Ph.D.thesis, CornellUniversity, USA, http://ceprofs.tamu.edu/plynett/cv/index, html.[0262]-P.J..Lynett and P.L.-F.Liuj “A Numerical Study ofSubmarine-landsl idegenerated waves and run-up，Philos.Trans.Roy.Soc.A458 (2002)2885-2910.[0263]-P.K.Mehta, “Concrete in the Marine Environment，，，Elsevier AppliedScience, New Yorkl991.[0264]-T.S.Murtyj “Seismic Sea Waves: Tsunamis，，，Bulletinl98，Department ofFisheries and the Environment, Ottawa, Canadal977.[0265]-T.S.Murtyj U.Aswathanarayana and N.Nirupamaj editors, “The Indian OceanTsunami，，，Taylor&Francis, London2006.[0266]-H.J.Scheel2012a，“Structures and Methods for Protection againstTsunami waves and high Sea-waves caused by Storms”，WIPO PCT/IB2012/054543ofSeptember03, 2012.[0267]-H.J.Scheel2012b，“Tsunami Protection System”，WIPO PCT/IB2012/057458ofDecemberl9,2012.[0268]-H.J.Scheel (2013), “Submarine construction for Tsunami and floodingprotection, for fish farming, and for protection of buildings in thesea”，Japanese Patent Application N0.2013_23131of February8, 2013 (English text)and March26，2013(Japanese Translation).[0269]-D.Stark，“Long-time Performance of Concrete in a Seawater Exposure”，PCAR&D Serial N0.2004，1995.[0270]-A.Strusinskaj “Hydraulic performance of an impermeable submergedstructure for Tsunami damping，，，PhD thesis2010，published by ibidem-Verlag Stuttgart,Germany2011JISBN-13:978-3-8382-0212-9.[0271]-S.Takahashij “Design of Vertical Breakwaters”，Short Course ofHydraulic Response and Vertical Walls, 28th International Conference on CoastalEngineering, Cardiff, Wales UK，July7，2002，revised version2.1.[0272]-S.Takahashij K.Shimosakoj K.Kimura and K.Suzuki (2000)，“Typical Failuresof Composite Breakwaters in Japan，，，Proc.27th International Conference onCoastal Engineering,ASCEj pp.1885-1898.-WHOI(2012)Woods Hole OceanographicInstitution:www.who1.edu/main/auvs.[0273]-P.S.Zakariasj “Alternative Cements for Durable Concrete in OffshoreEnvironments”，ShawCor Ltd, www.brederoshaw.com/literature/techpapers
【權(quán)利要求】
1.一種防御例如海嘯的沖擊波和/或防御高海浪的防波堤，包括在海平面下方優(yōu)選延伸20m至500m、最大延伸4km的壁,所述壁的最低端適于固定在海床上或者土地中，所述壁進(jìn)一步地設(shè)計(jì)成穩(wěn)定在基本上垂直的位置處并且通過懸掛的和可置換的浪涌抑制器或波浪導(dǎo)向裝置防止海平面上方的侵蝕。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防波堤，其中所述壁是具有水平錨的柵欄或者是由石塊填充的雙-柵欄壁，其中水平錨由石塊、混凝土塊或者其他固體物朝向陸地穩(wěn)定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防波堤，包括幾個(gè)水平以及垂直互連的柵欄，以形成連接到海岸的大的連續(xù)表面，從而形成大的海水蓄水池。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的防波堤，其中所述柵欄由鋼制成。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求2至4的任一項(xiàng)所述的防波堤，包括固定到所述柵欄的錨，所述錨被水平地保持并且適于由從上方插入的石塊或者混凝石塊固定。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求2至5的任一項(xiàng)所述的防波堤，包括兩個(gè)基本上平行的柵欄，所述柵欄在底部連接并且因此形成適于由石塊和或類似材料填充的柵欄籃，并且具有間隔保持器使得平行的柵欄保持分開。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求2至6的任一項(xiàng)所述的防波堤，包括具有側(cè)臂、脊和錨的鋼梁的鏈條，以連接鄰近的柵欄并提供水平錨以通過石塊穩(wěn)定垂直柵欄。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求2至7的任一項(xiàng)所述的防波堤，其中所述柵欄被耐鹽水的彈性聚合物或者混凝土涂覆或填充，所述耐鹽水的彈性聚合物例如是天然或人造橡膠、聚氨酯。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的防波堤，其中表面布局和結(jié)構(gòu)以及從垂直方向的傾斜被調(diào)節(jié)以降低被反射的壓力波對(duì)相對(duì)的海岸的損害。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防波堤，其在大海中具有至少Im的厚度而沿河流具有至少50cm的厚度，其由混凝土地基或者鋼梁或者鋼管固定在海床中或者土地中，并且延伸超出海平面至少4m以代替?zhèn)鹘y(tǒng)堤壩，并具有用于以后升高和懸掛三角形長結(jié)構(gòu)的垂直鋼梁，該三角形長結(jié)構(gòu)優(yōu)選是混凝土或者雙-柵欄-石塊結(jié)構(gòu)，該三角形長結(jié)構(gòu)具有Im到多于5m的水平長度，以保護(hù)柵欄-石塊壁或者混凝土壁，并且在被侵蝕或者損壞時(shí)被替換，所述防波堤通過重塊在朝向陸地方向穩(wěn)定，以抵擋最嚴(yán)重暴風(fēng)雨的海浪并且同時(shí)恢復(fù)陸地表面。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求1至9的任一項(xiàng)所述的防波堤，包括梯田式(階寬一階高)結(jié)構(gòu)的一系列水下的壁。
12.一種用于構(gòu)造前述權(quán)利要求1至9和11的任一項(xiàng)限定的防波堤的方法，所述方法包括以下步驟: -通過重塊的協(xié)助將具有錨的柵欄降低到大海中； -通過先前插入的和固定的垂直鋼管水平地連接?xùn)艡?，并連接鋼環(huán)，所述鋼管優(yōu)選地用混凝土填充 -通過從上方插入的石塊或混凝土塊水平地固定所述錨， -用石塊和/或類似的材料和頂部土壤層填充所述柵欄的海岸側(cè)以得到新的陸地。
13.一種用于構(gòu)造雙-柵欄-石塊防波堤的方法，所述方法包括以下步驟: -同時(shí)將兩個(gè)具有錨的柵欄和間隔保持器降低到大海中， -用石塊或者混凝土塊填充垂直的柵欄之間的空隙， -在雙-柵欄的海岸側(cè)進(jìn)一步插入石塊以加強(qiáng)機(jī)械穩(wěn)定性并提供填充朝向海岸的空隙從而得到新的陸地的可能性。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至9和11所述的海嘯防波堤，被安裝有使用向內(nèi)和向外的水流來產(chǎn)生電能的水輪或渦輪。
15.所述海嘯防波堤在防波堤和海岸之間建立了大的蓄水池，其用于使用過剩的或低成本的電力將水從一個(gè)蓄水池或者從大海抽運(yùn)到另一個(gè)蓄水池，并且通過渦輪利用高度差在需要時(shí)產(chǎn)生電力。
16.在權(quán)利要求1至9或11限定的防波堤和海岸之間建立的游泳道路和陸地表面和/或在柱子上或者在柵欄-石塊結(jié)構(gòu)上的道路和陸地表面，并且在頂部留出開口，使得海藻和其他植物能夠生長并且能夠?yàn)轸~和其他海產(chǎn)的生產(chǎn)提供飼料。
17.使用海嘯防波堤和海岸之間的海水蓄水池進(jìn)行大規(guī)模魚類養(yǎng)殖，所述蓄水池由補(bǔ)給道路分離，該補(bǔ)給道路允許通過船和漁船進(jìn)入遠(yuǎn)海。
18.圓形(或其他閉合形狀)雙-柵欄管防波堤的使用，所述防波堤具有間隔保持器并由權(quán)利要求5和6限定的石塊或其他固體物填充，用于保護(hù)橋柱、離岸平臺(tái)、風(fēng)力發(fā)電廠、燈塔、海嘯警報(bào)系統(tǒng)和其他水下建筑。
19.圓形(或其他閉合形狀)單外部柵欄的使用，該外部柵欄通過間隔保持器被固定到將被保護(hù)的柱子或其他水下建筑，以便用石塊或其他固體材料填充柱子和柵欄之間的空隙。
20.權(quán)利要求2至9和11至13的柵欄-石塊結(jié)構(gòu)的水下密實(shí)化(致密化)，其通過下述步驟實(shí)現(xiàn):重復(fù)提升懸掛的(具有可調(diào)節(jié)高度的)重塊并將其放松，使得其撞擊柵欄-石塊結(jié)構(gòu)由此產(chǎn)生振動(dòng)。
21.一種制備雙-柵欄-石塊結(jié)構(gòu)的方法，該結(jié)構(gòu)具有3至多于IOOm的高度和5m至多于IOOm的水平長度，該結(jié)構(gòu)將下降至深海中以輔助深海采礦，從而限定和分離特定區(qū)域，并且標(biāo)記路徑、方向和地理點(diǎn)；具有I至多于20m寬度的垂直柵欄-石塊結(jié)構(gòu)被連接以形成方形或其他任意形狀的罩，并且可以被覆蓋，從而為潛水鐘和其他設(shè)備提供存儲(chǔ)空間。
22.一種用于建造例如海嘯防波堤的水下的壁的系統(tǒng)，所述水下的壁基本上由雙-柵欄結(jié)構(gòu)形成，所述柵欄之間的空間填充有石塊或碎石或混凝土塊；所述系統(tǒng)是雙-浮舟船橋，其包括由足夠?qū)挼目障堕g隔的兩個(gè)平行的浮舟，使得所述石塊通過該空隙沉入，并且其中每個(gè)浮舟包括柵欄-擴(kuò)展裝置，用于臨時(shí)保持柵欄和將柵欄沉入大海。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其中所述雙-浮舟船橋適于卡車在其上移動(dòng)。
24.根據(jù)前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其包括輔助浮舟，所述輔助浮舟通過鋼管或者鋼型材的框架在一側(cè)或兩側(cè)上連接到所述雙-浮舟船橋，所述雙-浮舟船橋通過鋼鏈或繩懸掛于所述鋼管或者鋼型材的框架上。
25.一種用于構(gòu)造水下的壁的方法，其包括以下步驟: -建造作為斜坡的牢固道路，并且水深允許連接到權(quán)利要求22限定的雙浮舟船橋， -移動(dòng)和定位權(quán)利要求22限定的雙浮舟船橋， -將未展開的柵欄帶到所述浮舟上， -展開和沉入所述柵欄并將其基礎(chǔ)固定在海底， -通過環(huán)上的鉤水平地連接所述柵欄，所述環(huán)上的鉤圍繞垂直管，或者通過機(jī)械夾具連接所述柵欄，以形成延伸的連續(xù)柵欄線，-將石塊或碎石或混凝土塊帶到所述浮舟上， -通過形成在所述雙-浮舟船橋的兩個(gè)浮舟之間的空隙沉入所述石塊。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，進(jìn)一步包括以下步驟: -將管和柵欄的高度延伸至漲潮時(shí)海平面上方至少2m， -在雙-浮舟船橋被移動(dòng)到下一個(gè)構(gòu)造地點(diǎn)之后，用來自船或浮舟的石塊填充柵欄之間的空隙， -在柵欄-石塊結(jié)構(gòu)的頂部建造補(bǔ)給道路， -在頂部建立海洋側(cè)的和海岸側(cè)的混凝土壁，并且鋼梁延伸過程混凝土之上，并且由此保護(hù)混凝土便道/補(bǔ)給道路不受暴風(fēng)波浪的影響。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或26的方法，進(jìn)一步包括防波堤構(gòu)造工程的臨時(shí)性保護(hù)，其在垂直懸掛的鋼柵欄的幫助下通過依靠浮舟或輕質(zhì)物體漂浮的延伸的水平鋼柵欄實(shí)現(xiàn)，并且通過連接到穩(wěn)定地基或重塊或錨的鏈條或繩固定到海底來保持定位。
28.根據(jù)權(quán)利要求 27的方法，其中通過IOcm至50cm直徑的孔，所述水平和垂直鋼柵欄具有對(duì)海水的滲透性，該滲透性經(jīng)過優(yōu)化，與懸掛重塊以及固定到海床相結(jié)合，以衰減來自暴風(fēng)雨的海浪的能量。
【文檔編號(hào)】E02B3/06GK103981835SQ201410046853
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年2月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月8日
【發(fā)明者】漢斯·J·謝爾 申請(qǐng)人:漢斯·J·謝爾