[發(fā)明專利]潮汐響應式屏障

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410355543.5
• 申請日: 2010-08-12
• 公開（公告）號: CN104234001B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設計）人: 克雷格·W·哈特曼;馬克·P·薩爾基西安
• 申請（專利權）人: SOM設計事務所
• 主分類號: E02B3/04
• 分類號: E02B3/04
• 代理公司: 北京金思港知識產(chǎn)權代理有限公司11349
• 代理人: 邵毓琴

本申請是申請人為“SOM設計事務所”、名稱為“潮汐響應式屏障”的中國專利申請No.201080035980.9(國際申請?zhí)枮镻CT/US2010/045268)的分案申請。

技術領域

本發(fā)明涉及裝置和方法，用于保護海岸線或者沿著水道的城市區(qū)域抵御與潮汐涌浪或者高水位洪水相關聯(lián)的周期性高水位。更具體地說，本發(fā)明涉及潮汐響應式屏障，該屏障包括可塌縮的高強度延展膜，該延展膜在底端錨定到海底或河底，而在該膜的頂端具有球膽，其中所述球膽可以有選擇地膨脹，以使所述膜的前導邊緣(例如，響應潮汐變化)升高到海水或河水的表面，以使所述膜從海底或河底牽拉到水面以及水邊，所述膜在水邊錨定到結構性塔臺。

背景技術

下個世紀中，洪水的主要威脅并不必然來自海平面本身的升高，而是來自高潮和暴風雨過程中極端情形的增多，這將導致在相對較短的期間對現(xiàn)有防洪設施造成破壞。永久性堤壩、堰堤或者防波堤先前已經(jīng)用于保護海岸線并且針對高潮或者暴風雨中的這種周期性極端情形提供一些保護，但是這些設備通常包括混凝土塊、碎石或者其他沉重的增強材料，這些材料為永久結構，不允許海洋船只通過，抑制了自然海洋生態(tài)系統(tǒng)，限制了完全享受海岸線地區(qū)并且建造和部署(deploy)昂貴。

一種現(xiàn)有技術的防波堤結構采用固緊到海底的漂浮網(wǎng)用于保護海岸線，這種結構在美國專利公開US2005/0036839中描述。這種現(xiàn)有技術的防波堤結構采用漂浮支撐件，諸如填充空氣的球膽、聚乙烯浮標或者其他材料在海底和低潮水位36之間牽拉所述網(wǎng)。在高潮水位，防波堤結構的網(wǎng)完全浸入水中，并且因此無法有效阻止周期性的極端潮汐變化或涌浪淹沒海岸線。此外，所公開的現(xiàn)有技術防波堤結構披露為永久部署，這帶來與限制海洋船只通過、海洋生物以及完全享受部署防波堤結構的海岸線地區(qū)類似的問題。

因此，需要能克服上述問題的潮汐屏障，并且該潮汐屏障響應與潮汐涌浪或者高水位洪水相關聯(lián)的周期性高水位，以保護海岸線或者沿著水道的城市區(qū)域免受這種周期性高水位的影響。

發(fā)明內(nèi)容

符合本發(fā)明的裝置、系統(tǒng)和方法提供了一種潮汐響應式屏障，該屏障為輕型且環(huán)境敏感的系統(tǒng)，設計用于保護與內(nèi)陸水道接壤的城市區(qū)域免受與潮汐涌浪或者高水位洪水相關聯(lián)的高水位。所述潮汐響應式屏障根據(jù)浮力固有原理以及與延展網(wǎng)膜相關聯(lián)的結構有效性來操作。符合本發(fā)明的潮汐響應式屏障可以較之永久堤壩和局部洪水保護結構以顯著更低的成本制造并實施在局部水道中，而不會損害生態(tài)以及這些水域的商業(yè)。

根據(jù)符合本發(fā)明的裝置，提供了一種響應潮汐變化的潮汐屏障。所述潮汐屏障包括具有延展膜的網(wǎng)。所述延展膜具有上邊緣和下邊緣。所述下邊緣具有多個錨定點，用于將下邊緣附連到水體下的海底。所述潮汐屏障還包括附連到上邊緣的球膽，并且所述球膽具有有選擇地膨脹和收縮球膽的閥。所述球膽具有足夠大的體積，以便在以氣體膨脹該體積時，所述膜的上邊緣升高到水體的表面。所述潮汐屏障還包括設置在所述延展膜附近的泵，該泵與所述球膽的閥流體連通。所述泵具有控制器，用于有選擇地促動所述泵以氣體膨脹和收縮所述球膽。

在一種實施方案中，所述潮汐屏障的網(wǎng)進一步包括多條內(nèi)部纜繩，所述內(nèi)部纜繩在所述延展膜的下邊緣和上邊緣之間延伸，以便在所述球膽的體積膨脹并且所述膜的上邊緣相應地升高到水體表面時，所述內(nèi)部纜繩加強所述延展膜的拉伸強度。

所述潮汐屏障還可以包括多個塔臺，每個塔臺相對于海底錨定并且在水體處于預定深度時，在水體表面上延伸預定的高度。在這種實施方案中，所述潮汐屏障的網(wǎng)進一步包括附連到所述延展膜的上邊緣并沿著所述延展膜的上邊緣長度延伸的頂部纜繩。所述頂部纜繩一端連接到一個塔臺而另一端連接到另一個塔臺，以使在所述球膽的體積膨脹并且所述膜的上邊緣相應升高到水體表面時，所述延展膜的上邊緣以水體流動限定的弧線從一個塔臺延伸到另一個塔臺。在這種實施方案中，當所述網(wǎng)一側水體的水位隨著水流升高時，所述延展膜的上邊緣相應地升高，導致所述延展膜在水流方向上形成懸鏈弧，以使水位升高受到限制而不能越過所述網(wǎng)的一側。

在另一種實施方案中，所述潮汐屏障可以進一步包括在所述泵和所述球膽的閥之間流體連通的罐。在這種實施方案中，所述泵適配成將用于膨脹所述球膽的體積的一定量的氣體泵送到所述罐中進行儲存。所述罐具有輸出閥，所述輸出閥適配成響應輸入而將所儲存的一定量的氣體釋放到所述球膽中。