用于防海啸与防洪、潮汐能及储能和鱼类养殖的水下构造的制作方法
【专利摘要】通过传统的方式在深海中进行建筑物的建设是非常困难的。将展示通过使用钢栅栏和锚并由插入的石块固定的新技术，其具有有效的垂直海啸防波堤示例，在海平面以下20米到4公里延伸。双浮舟技术促进防波堤、道路、隧道和其它进入海洋的结构的建设。新增加的土地表面，可再生潮汐能和通过抽运进行的能量存储，以及海啸防波堤与海岸之间的渔场能够弥补大部分费用。深海中的壁与建筑物有助于深海采矿。延伸超过海平面的垂直壁，优选地通过作为浪涌抑制器的悬挂的三角结构来保护，具有大量朝向陆地的稳定装置，将代替传统的堤坝和码头，并节约土地面积。栅栏的延伸超过海平面的垂直壁，其为圆形的并填满石块，围绕立柱以保护离岸平台以及其他结构。
【专利说明】用于防海啸与防洪、潮汐能及储能和鱼类养殖的水下构造
【技术领域】
[0001]本发明涉及针对海嘯浪潮及暴风雨洪水的保护，并且提供一种用于水下建筑和保护海上平台以及桥支柱的新技术。防波堤中的涡轮转换潮汐能，并且抽运到蓄水池中允许进行能源存储以及持续提供电力。由防波堤分离出的海水储蓄装置可以用来进行鱼类/金枪鱼以及海产生产，并且可以部分被填充以进行土地开垦。双浮舟技术能实现有效经济地构造通往海洋的防波堤和道路。对海浪的衰减保护构造平面以及利用海浪能量。
[0002]对相关申请的交叉引用
[0003]通过引用将下列专利申请公开的整体内容并入本申请:
[0004]于2012年9月3日以汉斯.J.谢尔名义申请的PCT专利申请PCT/IB2012/054543 ；
[0005]于2012年11月22日以汉斯.J.谢尔名义申请的PCT专利申请PCT/IB2012/056613；
[0006]于2012年12月19日以汉斯.J.谢尔名义申请的PCT专利申请PCT/IB2012/057458 ；
[0007]于2013年6月27日以汉斯.J.谢尔名义申请的PCT专利申请PCT/IB2013/055276 ；
[0008]于2013年10月21日以汉斯.J.谢尔名义申请的PCT专利申请PCT/IB2013/059511；
[0009]于2013年4月8日以汉斯.J.谢尔名义申请的欧洲专利申请EP13162698 ；
[0010]于2013年3月26日以汉斯.J.谢尔名义申请的日本专利申请JP2013-023131 ；
[0011]于2013年4月12日以汉斯.J.谢尔名义申请的美国专利申请13/861，608。
【背景技术】
[0012]很多沿海地区具有高海嘯海浪的风险，它可以造成沿岸居民死亡和城市、工业以及文化建筑和基础设施的巨大损害。近来最大一次海嘯灾难于2004年12月26日在苏门答腊和8个国家发生，造成231，000人员伤亡，2011年3月11日在日本东北部发生，造成超过19，000人员伤亡并引起福岛大灾难。根据布莱恩特(Bryant) 2008年的文献，很多大城市，例如洛杉矶、迈阿密、纽约、大阪、东京和很多其它较小的城市以及成百上千公里的海岸线受到未来海嘯，特别是超大海嘯，以及由飓风引起的风暴潮的威胁。
[0013]海嘯波浪产生于与地震相关的海底突然的垂直位移、泥石流、水下火山喷发，或者由陨石坠落或者人造爆炸引起海浪。海浪的最初波长比海洋典型的4公里深度要长很多，海浪的最初振幅(波浪的高度)限于数十厘米并且很少超过I米，并且海浪的移动速度为大约每小时700公里。
[0014]典型的4到10米高的灾难性的海嘯波浪产生于冲击波到达海岸水深降低的时候。接着长波长以及压力波的速度降低并被增加的振幅补偿；换句话说，通过增加海嘯波的高度，冲击波的动能转变成势能(能量守恒定律)。当海岸具有聚集能量的漏斗形结构时，形成高达38米高或更高的波浪。可以通过计算机模拟来观察和确认对这种极端波浪的观测。[0015]现有的昂贵海嘯预警系统通常对海岸居民来说已经太迟了，并且无论如何也不能阻止大型材料、房屋和基础设施的损害。在美国，国家海洋和大气管理局(NOAA)致力于协调海嘯预警和保护努力，并且给海嘯会议与研讨会建档。安农齐亚托(Annumziato)等人于2012年讨论了全球灾难预警与协调系统(GDACS)的改进，其中分析了 2011年3月11日日本东北部的地震和海嘯，以及川合(Kawai)等人2012年报告了 2011年日本东北部地震后使用GPS浮标与其它仪器进行的测量。
[0016]在北大西洋区域，全球变暖首先产生海洋地面上气体水合物的不稳定，随后由于融化冰原而产生基本的重量转移，并且这些现象将产生随后产生压力波的大型滑坡和地震(伯恩特(Berndt)等人2009年)。在其它区域，冲击波可能由水下滑坡引起(霍恩巴赫(Hornbach)等人 2007，2008 年)。
[0017]降低海嘯风险的早期建议包括下列内容:
[0018]-爱荷华州立大学的研究者，应联合国食物与农业组织(FAO)的要求，建议将海岸森林作为“生物屏障”(每日科学2007年4月16日)。
[0019]-前日本首相菅直人于2011年提出仅允许在较高的陆地高度处重建村庄，这意味着渔民需要经过较长的距离到达港口。
[0020]-日本专利申请JP7113219揭示了多种防波堤,持续降低“漫溢(overtopping)”海嘯波的能量从而寄希望于土地上的堤坝能够阻挡残余的海嘯波浪。这种结构的效率依赖于第一防波堤前面的海底斜坡；依赖于第一防波堤的高度相对于海底的高度和与海岸线的距离；依赖于在海嘯冲击波到达时，水下防波堤相对于海平面的高度；并且依赖于斜坡和底部结构的高度，海嘯压力波的降低量很小。在JP7113219公开的结构的主要效果是为了阻止海嘯波及其能量，因此希望地面上的防波堤坝能够阻止降低了的海嘯波并且能够经受的住海嘯波。缺点在于，港口的海被区分开，因此应用变很有限。需要的防波堤应该能够保持港口区域，或者将其变换为如下文所述的非常有价值的土地或者养渔场。
[0021]-中国专利申请CN1804224公开了大型水袋的使用，该水袋填充了复合材料距离海岸50到80米，以及一个第二漂浮袋，部分填充了水部分填充了空气，将两种水袋均固定在海床上。这将在一定程度上降低海嘯波，但是不能阻止灾难性海嘯波的形成，如下文相对于图2所讨论的那样。
[0022]-英国专利987271提出了沿着海岸线的阶宽一阶高(tread-riser)/梯田(terrace)结构，其具有3至5米高，并且宣称“由于阶高充分位于水下，仅有很小的波浪可以通过它”(？)。“最深的阶高应该离岸边足够远，从而允许小船沿着海岸航行。”该发明仅在消波方面具有少量可预期的效果，并且也忽略了对海嘯波的效果。
[0023]-美国专利6050745提出了在诸如防水壁或海堤的防波堤的底部或趾部设置消波器台阶，以便阻止底切。该发明与本专利申请不相抵触，但是在本申请的海嘯防波堤的底部上的这种梯田式的结构可以对防波堤的寿命具有一定的局部保护效果。
[0024]尽管广泛使用防波堤和坝，但针对如日本釜石发生的高的海嘯波的保护则仅仅是很细微的。日本国土交通省港湾局提出“水下防波堤，人造海滩养殖和温和边坡类型堤岸”的结合作为“整合的海岸保护系统”，该系统经过1978年到2009年3月(31年！)在日本岩手县釜石港实现。该海嘯保护防波堤以15亿美元的造价建成，并于2010年9月27日星期一举行庆祝活动作为全世界最深的防波堤载入吉尼斯世界纪录。然而，由于设计和位置的不适合，它1960米的长度和63米的深度不能保护釜石的海港和城市:2011年3月的地震和海嘯带来釜石1000人的死亡并部分损坏了该防波堤。从谷歌地图上可以看到剩余的防波堤。相似的，釜石渔村太郎北(Taro north)被毁并有100人死亡，尽管民众相信他们的双重防波堤。日本记者Norimitsu Onishi在2011年3月31日的纽约时报批评了日本对防波堤的使用。
[0025]通过对本发明的了解和新技术的实现，这些灾难是能够被避免的，因为釜石湾的海岸结构产生了漏斗效果，因此进一步增加了海嘯波，对于63米的水深已经达到了几米高(参见下面的图2)。代替修理该防波堤，应该在离开海岸处建造下文描述的20 - 50米海嘯防波堤。
[0026]布莱恩特2008年文献中公开了对海嘯的一般描述，莱文(Levin)和诺索夫(Nosov) 2009年文献中有关于海洋中海嘯的传播及其与海岸的相互作用。在A.斯特思宾斯基(A.Strusinska) 2010和2011年的博士论文中，使用了莱内特(Lynett)的Coulwave程序(参见2002年；来内特和刘2002年)模拟了海嘯波的发展，并且回顾了试图降低已经形成的海嘯波的影响的保护尝试。摩尔第(Murty)等人2006年的文献深入分析了 2004年印度洋海嘯和解释了受其影响的8个国家的灾难性影响。2005年奥尔索普(Allsop)以及伯查特(Burchardt)和休斯(Hughes)分别于2002年和2011年回顾了海岸保护机制,并且高桥(Takahashi)于1996年和2002年讨论了部分垂直防波堤的稳定性问题。
[0027]需要深入水面的垂直海嘯防波堤，其反射了大多数冲击波。然而，应该通过表面粗糙度来降低反射比，从而保护可能伤害对侧海岸的整体反射。粗糙度能产生垂直防波堤内部波能量的部分损耗。
[0028]考虑到海洋环境中的混凝土表现研究，使用传统混凝土技术的深海构造原则上是可行的(参见Al —阿穆迪(Amoudi) 2002年，梅塔(Mehta) 1991年，斯达克(Stark) 1995年的文献)。然而，随着海洋深度的增加，这种挑战显著增加。因此需要新的方法进行防波堤构造，并寻找解决方案消除或者至少减低海嘯风险，从而在压力波到达海岸减低的水深时，阻止有害海嘯波的形成和阻止大型风暴潮带来的洪水。
【专利附图】
【附图说明】
[0029]图1具有冲击波反射和获得新土地的垂直海嘯防波堤(剖面示意图)。
[0030]图2具有大陆架断裂的海床剖面示意图的波速c与水深h (下面部分)和与浪高A的关系。
[0031]图3海嘯防波堤的梯田(剖面示意图)。
[0032]图4具有航行豁口的海嘯防波堤(剂面不意图)。
[0033]图5自浮舟上的卷放低的钢栅栏示意图。
[0034]图6a，b, c具有垂直侧臂和锚的钢梁链。
[0035]图7通过可以调节高度的重型夹锤板使栅栏石块防浪波密实的减震器(剖面示意图)。
[0036]图8通过挖掘产生的海岸垂直壁(剖面示意图)。
[0037]图9从两个浮舟降低的双栅栏(剖面示意图)。
[0038]图10具有混凝土壁的5米双栅栏防波堤，浪涌抑制器(波浪导向装置)和便道(service road)(剖面不意图)。
[0039]图11通过石块稳定的具有混凝土壁的20米双栅栏防波堤(剖面示意图)。
[0040]图12具有桥和再加强栅栏的延海嘯防波堤的薄弱点(豁口)，可能装有涡轮或水轮用于电力生产(剖面纵向示意图)。
[0041]图13a，b具有直的斜坡的浪涌抑制器(a)和顶层弯曲部(b)(剖面示意图)。
[0042]图14图13b具有悬挂的浪涌抑制器的混凝土壁顶部(剖面示意图)。
[0043]图15海岸边稳定的具有重型块的钢梁之间垂直栅栏结构，顶部有便道。钢梁允许悬挂图13b的浪涌抑制器(剖面示意图)。
[0044]图16面向海岸的通过重型块稳定的垂直混凝土壁，顶部有便道和允许随后升高的钢梁，具有悬挂图13b的浪涌抑制器(剖面示意图)。
[0045]图17a，b，c具有用于插入石块的豁口的双浮舟船桥的示意图，具有辅助浮舟和降低到海里的钢栅栏。
[0046]图18a固定在海底的垂直钢管，具有钢环和钩以连接和固定钢栅栏和钢绳(侧视示意图)。
[0047]图18b两个连续的钢栅栏通过两个邻近的垂直钢管，搭接孔和插入栓连接(侧视示意图)。
[0048]图19海嘯防波堤的建造阶段的俯视示意图，其具有
[0049]清洁海底和插入钢管(未示出)，
[0050]钢栅栏和来自两个平行浮舟的石块的插入(固定在钢环的钩上)，
[0051]混凝土壁的建造和在钢栅栏一石块海嘯防波堤顶部的便道/补给道
[0052]图20海嘯防波堤建造阶段的俯视示意图，通过相应的耦合元件具有分离和弯曲防波堤(未示出辅助浮舟)。
[0053]图21用于卡车的双浮舟船桥俯视示意图，具有在卸载以后返回单浮舟船桥海岸的石块或钢栅栏卷(未示出辅助浮舟)。
[0054]图22a，b涡轮/水轮的侧视图和俯视图，它们通过钢环固定，并插在四个垂直钢柱之间，在填充石块之前进入海嘯防波堤。
[0055]图23a具有便道，补给道，鱼类存储器的海嘯防波堤和从渔港通到开放海域入口的俯视不意图。
[0056]图23b用于潮汐能和通过泵进行能量存储的能量图。
[0057]图24a，b海岸与海嘯防波堤之间的补给道的纵向示意图，其具有由桥覆盖的豁口和栅栏(a)和具有侧臂的4至5米厚双栅栏补给道的剖面示意图(b)。
[0058]图25a，b通过浮舟方式浮在海面的波衰减钢栅栏，通过稳定的基础，重型块和/或铺由链条固定在海底(俯视和侧视不意图)。
[0059]图26a，b通过漂浮延长浮舟浮在水面上的波衰减水平和垂直钢栅栏，通过稳定的基础，重型块和/或锚由链条和钢梁固定在海底(延长系统一小部分的俯视和侧视示意图)。
[0060]图例的简要说明
[0061](I)涨潮时的海平面
[0062](2)海/海洋的底部
[0063](3)岸 / 海岸[0064](4)海嘯防波堤
[0065](5)间隙(填充有石块、碎石……)
[0066](6)地面土壤层
[0067](7)固定杆
[0068](8)便道
[0069](9)压力/冲击波
[0070](10)反射波
[0071](11)海床
[0072](12)栅栏
[0073](13)栅栏卷
[0074](14)水平锚
[0075](15)石块、碎石
[0076](19)具有直的斜坡的浪涌抑制器
[0077](20)上弯曲部
[0078](21)钢
[0079](22)钢条
[0080](23)钢筋混凝土
[0081](24)钩
[0082](25)用以将浪涌抑制器悬挂于混凝土壁上的豁口
[0083](26)固定于混凝土壁上
[0084](27)水平锚
[0085](28)航行间隙
[0086](29)梯田
[0087](30)混凝土壁
[0088](31，32)与海岸平行的栅栏
[0089](33)间隔保持器
[0090](34，35)船 / 浮舟
[0091](36)石块
[0092](37)被释放的钢栅栏卷
[0093](38)稳定的钢架
[0094](39)远海
[0095](40)混凝土地基
[0096](41)浪涌抑制器
[0097](42)海岸边的竖直壁
[0098](45)重块
[0099](46)栅栏(在海嘯防波堤的薄弱点处)
[0100](47)混凝土桥
[0101](48)补给道路
[0102](49)抽运被污染的水[0103](50)蓄水池
[0104](51)渔港
[0105](52)钢条
[0106](53)主要补给道路
[0107](58)摆锤
[0108](59)高度调节
[0109](60)锤的拉起和释放
[0110](62)栅栏
[0111](65)金属筐壁海嘯防波堤
[0112](66)金属筐
[0113](67)起重机
[0114](101)双浮舟船桥， 悬挂在辅助浮舟的框架上的两个平行连接的浮舟
[0115](102)固定在土地中并且填充有混凝土的垂直钢管
[0116](103)钢栅栏卷
[0117](104)用来插入石块的开口
[0118](105)两个浮舟之间的连接梁
[0119](106)用来运输钢管和钢栅栏卷的专用卡车，以及用来运输石块的未示出的自动倾卸卡车和拖运卡车
[0120](107)被下放到海中位于钢管之间的钢栅栏
[0121](108)石块、碎石、其它固体材料、混凝土块、砾石、沙子
[0122](109)涨潮时的海平面、海表面
[0123](1010)通过两个垂直钢管以及搭接孔以及插入栓对两个连续的钢栅栏进行连接
[0124](1011)具有钩的钢环
[0125](1012)石块、钢管、钢栅栏的额外供给以及通过船和浮舟进行混凝土的供给
[0126](1013)填充有石块的双栅栏海嘯防波堤已完成:现在建造混凝土壁和便道/补给道路
[0127](1014)具有小斜坡和排水管的补给道路和便道
[0128](1015)岸、海岸线
[0129](1016)卡车和建筑机械的大的停车区，用来装载钢栅栏卷、钢管以及石块，用来停放输送混凝土的卡车。存储建筑材料。
[0130](1017)平行于海岸
[0131](1018)用来实现弯曲的连接体
[0132](1019)用来实现双浮舟船桥分叉的连接体
[0133](1020)海平面以下大约40米(20米至200米)的水深
[0134](1021)进行中的工作
[0135](1022)具有完成了的补给道路的海嘯防波堤
[0136](1023)载有钢栅栏卷、钢管、钢环的卡车、载有石块的自动倾卸卡车以及混凝土搅拌运输卡车的方向
[0137](1024)单浮舟船桥上空载卡车的返回[0138](1025)主要补给道路
[0139](1026)大的钢栅栏的具有5个小浮舟的部分
[0140](1027)浮舟
[0141](1028)钢栅栏
[0142](1029)钢栅栏和浮舟的横截面图/侧视图
[0143](1030)悬挂在钢链上的重物
[0144](1031)海平面 I
[0145](1032)海平面 II
[0146](1033)浮舟的列
[0147](1034)水平的钢栅栏部分
[0148](1035)垂直悬挂的钢栅栏
[0149](1036)利用地基、利用重的重物或者利用锚通过钢链固定于海的底部
[0150](1037)用于运输的吊钩
[0151](1038)涡轮、水轮
[0152](1039)潮汐流变化
[0153](1040)具有大孔隙的钢栅栏
[0154](1041)加强双浮舟船桥性能的辅助浮舟
[0155](1042)承载具有重型卡车的双浮舟船桥的钢管框架
[0156](1043)具有用来防止高海浪的浪涌抑制器的外壁
[0157](1044)钢链和钢梁
[0158](1045)在移除双浮舟船桥之后填补的石块
[0159](1046)外部的和内部的钢栅栏
[0160](1047)插入的来自双浮舟船桥上的卡车的石块
[0161](1048)间隔保持器
[0162](1049)钢梁
[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)斜坡补给道路
[0168](1055)防波堤的底部
[0169](1056)泵
[0170].(A)浪高
[0171].(I)典型的实例I
[0172](II)典型的实例II
[0173].(C)波速
[0174].(h)水深
【具体实施方式】[0175]对发明的一般性描述
[0176]本发明的原理利用图1中的横截面示出，来自地震或滑坡的冲击波(9)在稳定的垂直壁处得以反射(10)，其中一些冲击能量通过水在防波堤前方的向上运动释放以及一些波能量在防波堤的粗糙表面体积中消散。在水下的垂直壁面对降低的剪切流并且不受高海浪影响，而海嘯防波堤(4)的顶部上的垂直混凝土壁和水坝或者堤岸的垂直前部通过能够被更换的被发明的悬垂的倾斜/三角形结构(“浪涌抑制器”或“波浪导向装置”)而在海平面上方得到保护。本发明通过新颖的水下构造技术以适中的成本和相对高的产率提供了垂直稳定壁。为此，本发明涉及如权利要求中限定的保护防波堤。同时，通过用石块、砾石、岩屑、沙子和利用土层的封盖填充海嘯防波堤和海岸(3)之间的间隙(5)，能够获得新的土地，而土地的价值能够补偿所有或至少一大部分的工程费用。一种新陆地的备选方案可以是基于防波堤和海岸之间的永久漂浮结构。
[0177]防波堤和海岸之间的间隙包括巨大的海水蓄水池，其能够用于金枪鱼和其他鱼类或海产的大规模养殖。此外，它们能够借助于利用过剩的低成本电力将水抽吸至高水位并在需要时将水降低至较低的蓄水池而利用涡轮机获得电力，从而用来进行能量存储。
[0178]图1表示反射来自地震或滑坡的冲击波的垂直防波堤(例如，海嘯防波堤)的示意性截面图。在该理想化情况下，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压力波。然而，如果人们考虑到朝向海岸运动期间(即，经历降低的水深期间)波速的变化和相关的振幅发展，那么会意识到高的海嘯海浪仅仅在水深小于大约200m或者甚至仅30m处产生。它们的速度c通过下式以第一近似值(Levin and Nosov2009年文献1.1章和5.1章)给出:
[0179]C= V (g X h)
[0180]其中g为重力和h为水深，振幅或波高A的平方与速度c的乘积为常数:
[0181]A2X C=常数
[0182]这些关系在组合的图2中示出，其中对于h=-4000m处的浪高1=0.3m和II=LOm的两个典型例子，水深4000m处的参数c=713km/h。图示的下面部分利用大陆架的坡度的理想图示示出了作为水高度h函数的速度C，该大陆架的坡度在接近“折裂(break)”处增加。图示的上面部分示出了作为水深h函数的浪高A。海嘯波浪高度稍稍增加，直至水深小于大约200m，并且对于4km深度处的初始浪高0.3m和1.0m,仅在水深在大约50m时，浪高增加超过2m。结果是，海嘯防波堤能够经济地竖立在20m至200m之间的水深度处，其通常依然在大陆架上。通过高达至涨潮时的海平面上方3m的海嘯防波堤以及在海嘯防波堤的顶部上方延伸6至Sm的顶部的混凝土壁，根据海嘯和风暴的最高预测的海浪，与浪涌抑制器组合的在水中的海嘯防波堤和顶部的混凝土壁应该有效地保护海岸。与现有技术的防浪堤相t匕，本发明防止高海嘯波浪的形成，而现有技术的防浪堤试图在已经形成海浪之适降低靠近海岸的高海嘯波浪的灾难效应。突出的例子是以上讨论的釜石防波堤。
[0183]此外，应该考虑到与笔直海岸线的偏离(例如海湾或者海峡)可能导致漏斗效应，这可能使得到达海岸的海嘯波浪高度加倍。这在釜石海湾的2011年3月11日的日本东北海嘯中有所描述。因此，新的海嘯防波堤远离海岸，从而防止海湾和海峡的漏斗效应。
[0184]在特殊地区，初始的近海海嘯波浪可能到达超过I米，从而使得地球物理学者和地震学家有可能估计海床的最大预期垂直移位。这然后表明了海嘯防波堤的优选位置和深度以及海嘯防波堤顶部加上混凝土壁的高度。如果这个科学估计还不可能，那么历史数据应该能够给出关于4km海洋深度处的最大预期海嘯波浪的信息。此外，以上给出的海嘯波浪速度c受到海洋底部的地貌的影响，尤其在浅水处，并且其方向受到充当波浪向导的大洋中山脊的影响。此外，当海嘯压力波到达浅水时，海底的摩擦变得相关，本发明防止了这种情况。
[0185]海嘯防波堤的构造
[0186]在优选实施方式中，借助于重物(例如悬挂锚(14))将诸如栅栏(12)的网状结构(优选钢制)和一串钢锚沉入海洋，在沉积石块之后，钢锚在水平位置将栅栏固定在垂直位置。图5示出了用于从插入来自卷(13)的栅栏的浮舟的示意性截面图。钢栅栏在很多国家有生产。大约4_的金属丝厚度通常将提供足够的强度，尤其由于所需要的耐盐水腐蚀的钢具有卓越的高拉伸强度。对于特殊的需要，例如海平面之上，可以应用瑞士的GeobruggAG公司的高强度钢网，其具有高弹性的附加优点，对于经受住地震和最高波浪是重要的。用于本发明的所有钢元件由耐盐水腐蚀的钢制成，例如欧洲编号为1.4429(ASTM316LN)、
1.4462、1.4404或1.4571 (V4A)或ASTM型316、316L或316LN的含铬和钥的低碳钢。所有金属合金应该具有相同或相似的成分，以防止连接点处的电解反应和腐蚀。此外，可以通过用特殊的耐腐蚀涂料或者通过弹性聚合物涂覆所有金属部件，或者通过混凝土覆盖朝向海的钢栅栏结构，或者通过包埋钢栅栏，来防止长期腐蚀。根据栅栏-石块结构的总高度、石块的尺寸和形状、水平锚的数量和结构以及地震的风险，该特殊的栅栏结构和金属丝或钢索绳的厚度必需满足强度和弹性要求。此外，栅栏类型沿着防波堤的高度或者长度的变化可以满足局部要求。可以通过将钢索绳交叉在钢栅栏前方获得栅栏-石块防波堤的稳定性，索绳固定至栅栏。
[0187]栅栏-石块结构的整个表面布局(topology)和局部粗糙度决定冲击波的反射率。可以通过海嘯防波堤的Z字形或波状结构降低反射率。这些反射的冲击波可能有害于海洋或岛屿另一侧上的对侧海岸。可以应用偏离垂直方向的稍微向下的倾斜部来将例如本州/日本的东北海岸处的压力波向下反射到日本海沟深处，或者倾斜部可以稍微向上以通过形成背离海岸移动的分散的海洋波而将压力波的动能转换成势能。
[0188]单栅栏技术
[0189]当最低的栅栏和最低的锚到达海床(sea-ground)上的期望位置时，它们在那里通过锚、通过钢条(图1、3、4、10、12、15、16中的附图标记7)和/或通过混凝土地基固定至地面。在这个程序之前，通过挖掘和/或通过高压喷水将沙子和软材料从海床上清除，高压喷水通过管子产生或者通过水下压缩机或风扇在本地产生，可以通过挖掘去除陡坡。可以在海洋方向上提供防波堤的小“底部”(图10中的1055)，以防止或降低冲刷、水流对防波堤下方沙子的去除。现在，将具有特定尺寸和尖锐边缘的石块从海平面插入在朝向陆地一侦牝从而使得它们覆盖并固定水平锚以及因而固定钢栅栏，如图3、4和10中所示，钢栅栏因而或多或少地保持于垂直位置。首先沉积的石块之前经过冲洗，从而使得清晰的视图允许通过强照明和视频摄像机、通过潜水员、通过潜水钟、或者通过遥控的工具ROV (Elwood等，2004, Tarmey 和 Hallyburton, 2004)、或者通过自主的水下工具 AUV (Bingham 等，2002,WH0I，2012)来控制该过程。
[0190]对于海嘯保护，钢栅栏优选地在海平面下方向下延伸20m至50m之间到达海床。相应地，考虑到海床下方的长度和海平面上方的延伸，可以相应地调节成卷的栅栏的长度。传送船或浮舟布置在沿着海洋深度或沿着海岸线的水平线上，该工作要求相对平静的海洋。可以使用备选的方法利用待提供的钢丝直接在浮舟上生产钢栅栏，或者通过补给道路或者通过通往海岸的(临时的)长桥或者通过永久的桥来递送栅栏卷，如下所述，该永久的桥稍后被用来建立“游泳陆地表面(swimming land surface)”或者被用作“补给道路”。
[0191]可以在海平面上方借助于钢索或者夹具获得钢栅栏间的水平连接，或者备选地，它们的侧保持器可以沿着钢梁或钢管向下滑动。这在船或者浮舟上进行，但是它属于必要的程序。当如图6所示的钢梁(16)与栅栏一起朝向海插入到两个邻近的栅栏的前方，并且这些钢梁具有分别与插入的岩石侧面上的(on the size of the inserted rocks)栅栏开口对应的侧壁(17)时，这应该是比较容易的。
[0192]这些侧壁不仅防止石块落入海的那边，而且它们还包含在朝向陆地方向上的脊，该脊进入钢栅栏两侧的开口并因而连接两个平行的水平栅栏:这允许平行水平栅栏之间的大距离偏差。该垂直钢梁还装配有2m至20m长度的水平锚(18)，以通过随后的石块沉积将钢栅栏固定在垂直位置，从而使得锚不需要被直接固定至钢栅栏。具有侧壁、脊和锚的钢梁在图6a、6b和6c中示出。该脊可以由自动夹具代替，当在朝向陆地方向上机械拉拽时，该自动夹具一旦接触便锁定至栅栏。
[0193]海嘯防波堤和海岸之间的间距可以由石块、碎石等以及顶部(6)上的泥土来填充
(5)，以便获得如图1中所示的新的土地。但是，这需要运输大量的材料。
[0194]具有台地(29)的简单梯田式结构需要较少的石块填充材料，依然允许获得新的土地(6)，并且因而如图3所示，在某些海岸上是优选的。这在地震震源靠近海岸并因而在两阶台地之间的情况下也变得重要。在某些海岸，如图4中的间隙(28)所示，当海嘯防波堤不得不终止于例如低潮时的海平面下方的5m至IOm以便于航海或保留海滩和港口时，海嘯防波堤的总高度将降低。在这种情况下，一部分海嘯波浪以及来自暴风的同样的高海浪可能到达海岸，所述海岸因此需要在海滩或港口之后具有高稳定壁或者建筑物的保护线。对于梯田式防波堤和具有间隙的海嘯防波堤，源于反射和传输系数的海嘯波浪的振幅取决于防波堤和海洋深度的深度比，如Levin和NOSOV2009年的文献在5.1章所讨论的。
[0195]石块将随着时间沉淀下来,尤其通过人造震动(爆炸)或者通过地震引起的震动(在日本通常每年2000次)的辅助。一种增强栅栏-石块防波堤的密度的新颖的技术由从船/浮舟(34 )悬挂的沉重金属重锤(58 )组成:重锤被向上拉拽并且然后松开(60 )，从而使得其碰撞在栅栏-石块防波堤上，引起强烈震动。示意图7示出了该程序以及此外的调节重锤(59)的高度的可能性。此外，通过砾石和/或沙子来固定石块，当石块层增加至比方说2m至5m的层时，周期性地插入砾石和/或沙子。为了防止石块的主要运动，可以在大约每20m至50m的石块厚度处设置或多或少的水平钢栅栏。
[0196]可以通过挖掘来获得反射海嘯冲击波的深垂直臂(42)(图8)而直接在海岸上建立备选的垂直保护，并且挖掘出的石块材料(43)用来稳定附近的栅栏防波堤或者篮筐防波堤。
[0197]双栅栏技术
[0198]一种使石块填充材料的量最小化的备选方案使用靠近底部的两个平行栅栏(31，32)，其中栅栏之间的水平分离距离在由间隔保持器(33)确定的Im和超过20m之间。该双栅栏篮筐从两个浮舟(34，35)降低至海洋中，直至期望深度，并填充有冲洗过的石块
(36)和砾石，参见图9。该双栅栏壁的厚度由所需要的稳定性决定，其中海嘯冲击波需要至少3m直至20m的厚度。参见图10，该高度应该在涨潮时的海平面之上延伸2m至4m。这些很多千米长度的双栅栏石块结构在底部是柔性的，因而能够匹配通过如前所述的高压喷水清洗之后的海床的局部布局。该柔性也可以用来在栅栏的底部(1055)处布置一定的延伸，以减少冲刷。备选地，首先，引入具有锚的单栅栏，以便匹配由连接的双栅栏篮筐跟随的海床布局。这些篮筐在其水平端部闭合。为了满足抵抗最强冲击波的稳定性，如图10中所示，将石块沉积在双栅栏防波堤的海岸一侧上，并且在5.6m至最大20m厚度的情况下，通过如上所讨论的水平锚(27)进一步稳定防波堤。此外，示出了海平面上方的混凝土壁(30)，其具有悬挂三角形结构(41)(浪涌抑制器)，该结构(41)将防止海浪的漫溢并降低由反射的海嘯压力波升高的海水溅出。从混凝土壁延伸的钢条(22)既用于之后加高混凝土壁，也用来悬挂浪涌抑制器(41)。沿着混凝土壁的便道(8 )允许运输浪涌抑制器(波浪导向装置)并控制海嘯防波堤。
[0199]该水下结构提供了通过使用由于潮汐和由于风导致的水传送所引起的向内和向外的水流来产生电能的可能性。具有发电机的涡轮机被安装在桥下的海嘯防波堤的薄弱点处，如下所讨论的那样在这里同样期望有大量的水流，或者它们被安置在防波堤中。在20m宽双栅栏海嘯防波堤情况下，通过海岸侧上、混凝土壁之间的石块以及如图11中所示的便道来稳定顶部的混凝土壁。
[0200]非常长的双栅栏防波堤具有一定弹性以承受中级地震。但是，对于强地震，它们过于刚性并因此可能会破裂。为了防止这样的难以修复的严重破坏，应该事先设立薄弱点，如图12中所示，在该破裂点，防波堤中断2m至5m并且混凝土桥(47)在间隙上方通过。在严重地震之后，该桥被容易地修复。桥下的间隙填充有高强度钢栅栏(46)以及精细刚性栅栏以防止鱼逃脱。同时，栅栏允许海水交换和潮水高度差的平衡，这通过随着向内和向外的流动(图中未示出)规律地转动的涡轮机或者水轮给出了能量“产生”的可能性。替代固定的栅栏，间隙可以设置有门(图中未示出)，一个具有栅栏，而一个具有平板门或者滑动门以完成锁定。填充有石块的双栅栏篮筐还可以在海岸上预先制造，然后插入并在海洋中连接。
[0201]水下建筑物的保护
[0202]双栅栏防波堤还可以用于离岸平台、桥的支柱和风力发电厂的环纹管状结构中(未用图示出)。具有插入在超出海平面延伸的内和外管之间的石块的双壁管状结构保护风力发电厂或离岸平台的中心支柱免受海嘯压力波、海嘯海浪和由风暴引起的高海浪的影响。待保护的结构/支柱的形状可以是圆形，但是可以具有任何其他横截面，例如，正方形、椭圆形、矩形、三角形等。
[0203]在这种双管结构中，外部的栅栏和内部的栅栏连接并因而在底部封闭。该构造类似于海嘯防波堤构造。待插入在海洋中的第一双栅栏单元具有最大的圆周(通常在支柱的底部)。内部的栅栏通过间隔保持器或者通过小垂直壁与外栅栏保持分离。该栅栏单元然后在补给浮舟/船上(通过使用夹具、钢索或者其他装置)连接至下一个待插入的双栅栏部分，等等。当平台支柱或者风力发电厂的台座仅部分被升高时，布置该环形结构。然而，还可以通过在现场制造双栅栏石块结构来保护例如桥的现有支柱。这种制造双栅栏保护管的备选方法是将来自卷的长栅栏以螺旋方式缠绕在支柱周围，通过间隔保持器保持两个栅栏分离，并且连续地通过夹具、钢索或其他装置将下面部分与上面部分连接起来。
[0204]在最低的双栅栏部分到达海床之后，将清洗过的石块从顶部插入。
[0205]保护管的高度以及内部的栅栏和外部的栅栏之间的距离以及因而的外直径和包括了填充的石块的质量取决于预期的最高海浪。在大部分情况下，栅栏之间的水平距离将会在Im至5m的范围内，并且在涨潮时的海平面上方2m至IOm的高度是推荐的。
[0206]内栅栏将会被固定至支柱，或者缓冲装置将围绕支柱安装以防止来自钢网和石块的机械损坏，所述石块的很多拐角可能在内栅栏表面之外。备选地，可以省略内部的栅栏并且可以通过间隔保持器将外部的栅栏直接连接至支柱。
[0207]外栅栏的上边缘应该具有用于航海的警报信号或者信号灯(与在海平面下方终止的海嘯防波堤一样)。
[0208]具有浪涌抑制器的顶部混凝土壁
[0209]a)应用于海嘯防波堤
[0210]应该将至少5m高度的垂直混凝土壁(30)修建在海嘯栅栏防波堤的顶部上，以保护海岸和海港免受部分海嘯波浪和由风暴引起的高海浪的影响(参见图10、11、14)，并且保护新的土地(参见图1和图3)。为了最大的抵抗海水侵袭，波特兰水泥的混凝土应该具有低的水含量并且不可渗透；已经提议5%至10%的铝酸三钙含量(扎卡利亚斯(Zacarias))。该混凝土壁的厚度在海洋中应该至少Im并且沿着河流至少50cm。该混凝土壁的顶部可以具有钢梁(22)，从而使得可以有利于之后的加高，并且具有朝向海洋的倾斜部的倾斜结构(浪涌抑制器(41))可以悬挂在这些混凝土壁上以降低漫溢(overthrothing)、降低混凝土壁的侵蚀以及允许替换。在图13中示出了两个这样的倾斜混凝土结构。图13a示出了具有仅对应于倾角的直的倾斜部(19)的结构，而图13b示出了具有直的倾斜部(19)和上弯曲部(20)的第二三角形结构。图14示出了来自图13b的安装在基础混凝土壁(30)上的三角形结构。最佳倾角可以通过理论、实验和通过计算机模拟来确定。但是，出于实际原因和重量限制，所选择的角度优选地相对于垂直方向在10度和15度之间。例如，对于11.3度的角度和向下5m的长度，2m长度的混凝土结构应该具有大约12.5吨的重量。这些浪涌抑制器必须在便道(8)上移动并且借助于吊钩(24)降低到垂直混凝土壁上。这些三角形结构具有以下优点:
[0211 ] a)它们保护基础垂直壁免受侵蚀；
[0212]b)它们能够被替换以改变倾角或者用于修复；
[0213]c)它们能够在上部上向外弯曲，从而能够使得最高波浪的漫溢最小化；
[0214]d)它们能够被替换以检测不同结构设计和材料；以及
[0215]e)当垂直混凝土壁在未来被加高时，它们能够被再次使用。
[0216]混凝土因其高压缩强度而被使用，而钢是由于其高拉伸强度。替换可能性允许检测备选构造材料和材料组合(例如具有保护钢板的部分熔融可回收玻璃或者复合塑料，例如，双栅栏石块结构)，或者允许使用空心结构或木材来降低重量:该决定取决于时效性、寿命体验以及本地资源和专门的技术。
[0217]如果整个栅栏石块结构下沉(例如关西机场的情形)，或者海平面由于季节改变而增加，或者预计由于强风暴导致海浪较高，那么还可能需要加高混凝土壁。沿着这些垂直混凝土壁的便道(8)允许运输浪涌抑制器，修复和公众访问，参见图10、15、16、23、24。[0218]b)应用至水坝及堤岸
[0219]在其他实施方式中，本发明包括悬挂在稳定的垂直双栅栏石块壁上的朝向海定位的浪涌抑制器，所述稳定的垂直双栅栏岩石壁显著地降低了来自海浪的总剪切力和冲击力，并因而提供了增加的稳定性和寿命。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来的波浪的力量。壁的高度必须大于涨潮期间的最高预期海浪等级。悬挂的三角形结构的朝向海倾斜角防止或者至少降低海水朝向陆地的漫溢和喷洒，尤其在设置有上弯曲部时。根据本发明的壁为现有水坝提供了有效备选方案，所述现有水坝通常在两侧(即，海洋侧和陆地侧)有坡度，该坡度覆盖大的陆地区域并且在很多情况下提供了不足够的稳定性，导致特大洪水。
[0220]在图15中示意性地示出了根据本发明的实施方式的基础壁。具有悬挂的浪涌抑制器(41)的双栅栏石块水坝还将有效降低英格兰东北部的陡海岸和其他陡海岸的侵蚀。在该实施方式中，壁(62 )相对于海洋(I)的表面垂直，即，其倾斜为O °，并且延伸超过海平面。
[0221]如上所述，壁优选地由双栅栏石块结构建造，在这种情况下，垂直钢梁之间或者垂直钢管之间的钢栅栏被填充有混凝土(7)，固定在地面中，并且具有锚和用于固定锚和钢栅栏水坝的石块。为了抵抗风暴巨浪的最高稳定性，朝向海的钢栅栏由瑞士的Geobrugg公司的超高强度钢网制造。如图15中所示，这些钢栅栏水坝的陆地侧通过重块(45)和以前的传统水坝材料稳定。
[0222]备选地，如图16中所示，水坝(30)在海洋(I)中由至少Im厚度的钢筋混凝土(23)建造，以及在陆地内沿着河流由至少50cm厚度的钢筋混凝土(23)建造。钢梁的最高密度朝向海洋并在壁的表面下方以使稳定性最大化并用于腐蚀的壁表面的修复。这些壁通过混凝土地基以及借助于钢梁固定装置(7)深深地固定在海床中或者地面中，并且通过锚和由石块、砾石、沙子、碎石和该水坝材料的泥土组成的大密度重块(45)稳定在陆地方向(大陆)。通常沿着海岸的实际高度应高高于预期的最涨潮时的最高海浪，沿着北海岸，其应该是8m至10m，但是钢杆(22，52)和混凝土壁(30)的表面形态应该允许在未来随着海平面由于季节变化而增加以及预期的海浪由于风暴而较高而增加其高度。
[0223]基础壁可以相对于海洋表面垂直，但是示出倾斜面的附加元件(浪涌抑制器)可以悬挂至基础壁，然后如上所述，整体结构可以相对于海洋表面倾斜。浪涌抑制器可以由耐盐水的混凝土制成，或者是由不锈钢栅栏制成的有角形状的金属筐，并且填充有石块。
[0224]在这期间，沙子和砾石可以被冲向海岸冲并且沉积在新颖的水坝前方，从而降低了有效保护的垂直高度。该材料应该被挖掘并且沉积在防波堤朝向向陆地一侧，或者必需增加壁高度以保持完全保护。另一方面，可以从防波堤下方去除沙子，并且这将通过如图10中所示的在海洋一侧延伸并且建造在防波堤的下端部处的“底部”(1055)而减少(reduce)。
[0225]与现有技术的水坝相同，根据本发明的具有浪涌抑制器的壁可以沿着海岸延伸很多公里。
[0226]沿着壁顶部的道路(8)允许控制、服务、修复壁，运输和替换浪涌抑制器，并且还用于公众交通，例如自行车。
[0227]根据本发明的具有双栅栏石块结构(或者具有混凝土壁)的水坝的构造和维护提供了改进的稳定性和寿命，并且进一步地，与具有朝向海的坡面和小的朝向陆地的坡面的传统水坝相比，占用更加少的陆地区域(可能小于50%)。如果这些新的水坝建造在该水坝的朝向海的一侧上，并且当这些旧的水坝被去除或整平时，能够获得新的陆地。
[0228]用于有效防波堤(barrier)构造的双浮舟技术
[0229]在远海中进行包括石块、栅栏、混凝土的运输的海嘯防波堤的构造是非常困难的。以下描述了从海岸开始的简单方法。
[0230]根据本发明的优选实施方式，两个平行浮舟(图17a、b)之间具有空隙，这两个浮舟允许从海岸抵达的卡车递送钢管、钢栅栏卷、以及石块，石块直接来自采石场。为了承载具有石块的卡车的重量，通过在外侧具有辅助浮舟的稳定框架(38)连接两个浮舟(图17a、b)。此外，这些辅助浮舟对海波具有衰减作用。辅助浮舟外部的高墙将减少海浪到中央双浮舟船桥的漫溢。
[0231]垂直钢管以对应于钢栅栏宽度的水平常规距离固定在地面中(图18a)。在双浮舟船桥的两侧，钢栅栏被降低到钢管之间(图17c)，通过钢环上的钩连接(图18b)。为了填充平行钢栅栏之间的空间以建造稳定的壁，石块(36)从卡车通过浮舟之间的空隙插入海洋。为了减少冲刷，水流从低于栅栏处移除沙子，以构建栅栏底部(1055)的方式插入第一批石块，见图10。
[0232]为了栅栏的顶部延伸到海平面上，双浮舟必须继续前进，使得能够用来自船的石块填充栅栏之间的空隙。在接下来的步骤中，卡车递送混凝土和钢梁以在钢栅栏石块壁的顶部上建造混凝土壁和补给道路。空卡车在单浮舟船桥上移动并通过U形的转弯返回到海岸(图21)或者暂时在浮舟停车场停留(图19)。图20示出了用于浮舟船桥交通的弯曲和分叉元件。用于建造顶壁和补给道路而应用的混凝土应该通过低的水/水泥比率和非常低的渗透率而对海水具有改进的阻力(Zacarias2006/2007)。
[0233]石块(或碎石)的尺寸应该适合浮舟之间的空隙，但不应该穿过栅栏的空隙并且最好在40至90cm的范围内。圆形的石块易于在后来移动，因此优选的是带棱角的石块。为了放置好石块，可以使用通过重物进行振动冲击，见图7。
[0234]垂直金属筐防波堤
[0235]垂直海嘯防波堤能够用填充了石块的金属筐、钢罩建造。这些金属筐具有3m至20m的细长形状，并且定位在朝向海的方向上。该形状允许封闭的、填满的装配以构造垂直壁，以及顶部的混凝土路和壁(图中未示出)。此外，这里的浪涌抑制器是有用的。
[0236]保护施工场所不受暴雨引起的高海浪影响
[0237]这些工程需要在相对安静的海洋中完成。考虑到频繁的暴雨和高海浪，如图25和26所示，发明了波浪-衰减结构。具有在50m至500m之间横向尺寸的大水平钢网通过小浮舟或者轻质量物体(图25)保持漂浮，其位置由连接到海床上的稳定地基或者重物和/或锚的链条或钢绳固定。
[0238]图26示出了一列长浮舟，其自身辅助波浪衰减。具有长浮舟的水平浮舟钢栅栏能够被海洋侧的作为重物的悬挂的深钢栅栏加强，并且起到减少将到达的海嘯波的能量的作用，此外还能减少暴风波浪的能量。这些具有组合的水平和垂直钢栅栏的浮舟在图26a和26b中示意性地示出。水平和垂直钢栅栏的开口作为波前和实际钢栅栏表面之间的角度的函数确定水的渗透率，并且由此确定波浪的能量损耗。此外，栅栏浮舟结构的总质量有助于增加衰减效率，因为其主要抵消了上升波浪。当由于低渗透率刚栅栏部分地随着波浪上下运动时，衰减作用会下降。通过理论估计和数值仿真，必须找到并实验测得这些栅栏浮舟结构所需的尺寸。Lader等(2007)已经研究了具有大到25mm开口的垂直养鱼场网结构的衰减机构。通过直觉判断，在本案中朝向远海的栅栏的宽度不应该远小于100m，并且栅栏的圆形钢环的直径可以是30至50cm。此外，浮舟的形状和尺寸将对这些波浪衰减器的效率有影响(在此Koraim(2013)关于悬挂水平列的半管的研究值得注意)。
[0239]通过钢绳、链条和钢梁将这些浮舟-栅栏结构通过固体基座或通过重物或通过锚固定到海床是重要的。当波浪触发相应的发电机(dynamos)时，细长的浮舟还允许使用波浪的能量。
[0240]在建造好稳定的海嘯防波堤之后或单独地，浮舟-钢-栅栏结构还可以沿着海岸以及在港湾中使用，从而减少暴风波浪和海嘯波浪的能量。在港湾中，这些结构可以被折叠从而为航海打开通道，并且在海嘯警报的情况下关闭通道。
[0241]日本东北的海嘯保护的具体应用具有800km的双-栅栏-石块海嘯防波堤，深 30m，宽 5.6m ;从 Shirya saki (41。26 , N141。34 , 22，，E)到 Choshi/Inubozaki(35° 42; 05^141° 14; 23’?);每公里需要大约70’000m2的刚栅栏(大约15%超高强度网);大约400’ 000吨石块；12’ OOOm钢管或型材钢梁，以及用于墙壁&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间开发新的土地，例如500km2，以每平方米日本土地100USD的常规价格计算，这相当于500亿USD。但是，在这种情况下，不得不运输大质量的石块、碎石和土壤。作 为可选方式，可以利用“游泳土地表面(swimming land surface)”或者柱子或者垂直钢-栅栏-石块结构(图中未示出)上的土地表面来填充海嘯防波堤和海岸之间的空隙的一部分。
[0244]来自潮汐的可再生能量以及通过抽运的能量存储
[0245]图23b示出了通过可逆涡轮(1038)使用潮汐能的蓄水池I。大容量的蓄水池能够利用小潮汐的高度差。蓄水池II和III也可以使用潮汐能，但是主要的应用是通过由低成本的电力例如在夜间激活的泵(1056)来增加蓄水池III中的水位。当需要电力时，激活涡轮(1038)，从而提供持续的电力供应。这些能量应用的成功实例建造于1967年的Rance,法国北部。
[0246]养鱼场(fishingfarms)
[0247]海岸线和海嘯防波堤之间的海水蓄水池的大部分能够用作养鱼场，例如鲑鱼、蓝鳍金枪鱼、海洋比目鱼等。这种蓄水池将部分地连接到海洋。延伸的传统渔网将防止鱼逃离并且分离不同大小的鱼。在某些区域铜合金网的应用将用于防止污染(fouling)。例如由800km海嘯防波堤保护的日本东北海岸能够被划分成根据辖区边界的补给道路分割的多个部分。用于补给道路的可选布置允许从城市和渔港(51)到远海的航海，图23a示意性地示出。短的海嘯防波堤保护通向远海的通路，该短的海嘯防波堤阻止海嘯波直接向海港移动。补给道路在具有4至6m的厚度的双-栅栏-石块的顶部，其具有带有桥(47)和栅栏(46)的空隙，根据被分离的鱼的大小，后者具有开口，见图24a和24b。通过具有栅栏或者具有完全闭合栅栏的闸门能够关闭这些空隙。对鱼关闭的系统降低了被远海污染的风险，即使来自海洋的新鲜水能够通过海嘯防波堤的开口处的栅栏进行交换。[0248]深海釆矿
[0249]为了限定、分离和标记特定区域并且为了标记通道和方向，能够将具有3至多于IOOm高度和5至多于IOOm水平长度的双-栅栏-石块结构降低至海床。为了形成方形、圆形或其他形状的罩，具有I至多于20m宽度的垂直栅栏-石块结构被连接。这些隔离壁还可以防止材料从一个特定区域溢出到另一个区域并且因此有助于深海釆矿的效率。此外，为了给潜水钟和其他设备的存储提供空间，可以用栅栏-石块结构或其他材料的顶板(具有用于传输绳的狭缝)覆盖这些壁。相比于如上所述的30+5m高的海嘯防波堤，钢绳和栅栏的规格没有那么严格。
[0250]容易想到的具体应用是用于从日本附近的Minam1-Torishima岛附近的5至6km的深海土地对包含稀土元素的泥浆、砾石或石块进行釆矿和从其他含有稀土元素和含锰的沉积物进行釆矿。这种双-栅栏-石块圆圈和十字架也能用于大海中的地理标记点。
[0251]已经讨论了用于本发明的各个方面的不同技术方案。详细的技术实现依赖于对当地的海嘯和海波/洪涝风险的估计、工业化能力、计划应用、以及远不同于例如沿着日本海岸和沿着智利海岸和北美东海岸和西海岸的大陆架局部扩张。除了防御海嘯和洪涝，这种新的水下构造在全世界都是有用的，不仅用于可再生能源和能源存储、养鱼场和深海釆矿，还可用于大海、湖和河流中的任何建筑。
[0252]参考文献
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【权利要求】
1.一种防御例如海嘯的冲击波和/或防御高海浪的防波堤，包括在海平面下方优选延伸20m至500m、最大延伸4km的壁,所述壁的最低端适于固定在海床上或者土地中，所述壁进一步地设计成稳定在基本上垂直的位置处并且通过悬挂的和可置换的浪涌抑制器或波浪导向装置防止海平面上方的侵蚀。
2.根据权利要求1所述的防波堤，其中所述壁是具有水平锚的栅栏或者是由石块填充的双-栅栏壁，其中水平锚由石块、混凝土块或者其他固体物朝向陆地稳定。
3.根据权利要求2所述的防波堤，包括几个水平以及垂直互连的栅栏，以形成连接到海岸的大的连续表面，从而形成大的海水蓄水池。
4.根据权利要求2或3所述的防波堤，其中所述栅栏由钢制成。
5.根据前述权利要求2至4的任一项所述的防波堤，包括固定到所述栅栏的锚，所述锚被水平地保持并且适于由从上方插入的石块或者混凝石块固定。
6.根据前述权利要求2至5的任一项所述的防波堤，包括两个基本上平行的栅栏，所述栅栏在底部连接并且因此形成适于由石块和或类似材料填充的栅栏篮，并且具有间隔保持器使得平行的栅栏保持分开。
7.根据前述权利要求2至6的任一项所述的防波堤，包括具有侧臂、脊和锚的钢梁的链条，以连接邻近的栅栏并提供水平锚以通过石块稳定垂直栅栏。
8.根据前述权利要求2至7的任一项所述的防波堤，其中所述栅栏被耐盐水的弹性聚合物或者混凝土涂覆或填充，所述耐盐水的弹性聚合物例如是天然或人造橡胶、聚氨酯。
9.根据前述权利要求的任一项所述的防波堤，其中表面布局和结构以及从垂直方向的倾斜被调节以降低被反射的压力波对相对的海岸的损害。
10.根据权利要求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钢梁或者钢管固定在海床中或者土地中，并且延伸超出海平面至少4m以代替传统堤坝，并具有用于以后升高和悬挂三角形长结构的垂直钢梁，该三角形长结构优选是混凝土或者双-栅栏-石块结构，该三角形长结构具有Im到多于5m的水平长度，以保护栅栏-石块壁或者混凝土壁，并且在被侵蚀或者损坏时被替换，所述防波堤通过重块在朝向陆地方向稳定，以抵挡最严重暴风雨的海浪并且同时恢复陆地表面。
11.根据前述权利要求1至9的任一项所述的防波堤，包括梯田式(阶宽一阶高)结构的一系列水下的壁。
12.一种用于构造前述权利要求1至9和11的任一项限定的防波堤的方法，所述方法包括以下步骤: -通过重块的协助将具有锚的栅栏降低到大海中； -通过先前插入的和固定的垂直钢管水平地连接栅栏，并连接钢环，所述钢管优选地用混凝土填充 -通过从上方插入的石块或混凝土块水平地固定所述锚， -用石块和/或类似的材料和顶部土壤层填充所述栅栏的海岸侧以得到新的陆地。
13.一种用于构造双-栅栏-石块防波堤的方法，所述方法包括以下步骤: -同时将两个具有锚的栅栏和间隔保持器降低到大海中， -用石块或者混凝土块填充垂直的栅栏之间的空隙， -在双-栅栏的海岸侧进一步插入石块以加强机械稳定性并提供填充朝向海岸的空隙从而得到新的陆地的可能性。
14.根据权利要求1至9和11所述的海嘯防波堤，被安装有使用向内和向外的水流来产生电能的水轮或涡轮。
15.所述海嘯防波堤在防波堤和海岸之间建立了大的蓄水池，其用于使用过剩的或低成本的电力将水从一个蓄水池或者从大海抽运到另一个蓄水池，并且通过涡轮利用高度差在需要时产生电力。
16.在权利要求1至9或11限定的防波堤和海岸之间建立的游泳道路和陆地表面和/或在柱子上或者在栅栏-石块结构上的道路和陆地表面，并且在顶部留出开口，使得海藻和其他植物能够生长并且能够为鱼和其他海产的生产提供饲料。
17.使用海嘯防波堤和海岸之间的海水蓄水池进行大规模鱼类养殖，所述蓄水池由补给道路分离，该补给道路允许通过船和渔船进入远海。
18.圆形(或其他闭合形状)双-栅栏管防波堤的使用，所述防波堤具有间隔保持器并由权利要求5和6限定的石块或其他固体物填充，用于保护桥柱、离岸平台、风力发电厂、灯塔、海嘯警报系统和其他水下建筑。
19.圆形(或其他闭合形状)单外部栅栏的使用，该外部栅栏通过间隔保持器被固定到将被保护的柱子或其他水下建筑，以便用石块或其他固体材料填充柱子和栅栏之间的空隙。
20.权利要求2至9和11至13的栅栏-石块结构的水下密实化(致密化)，其通过下述步骤实现:重复提升悬挂的(具有可调节高度的)重块并将其放松，使得其撞击栅栏-石块结构由此产生振动。
21.一种制备双-栅栏-石块结构的方法，该结构具有3至多于IOOm的高度和5m至多于IOOm的水平长度，该结构将下降至深海中以辅助深海采矿，从而限定和分离特定区域，并且标记路径、方向和地理点；具有I至多于20m宽度的垂直栅栏-石块结构被连接以形成方形或其他任意形状的罩，并且可以被覆盖，从而为潜水钟和其他设备提供存储空间。
22.一种用于建造例如海嘯防波堤的水下的壁的系统，所述水下的壁基本上由双-栅栏结构形成，所述栅栏之间的空间填充有石块或碎石或混凝土块；所述系统是双-浮舟船桥，其包括由足够宽的空隙间隔的两个平行的浮舟，使得所述石块通过该空隙沉入，并且其中每个浮舟包括栅栏-扩展装置，用于临时保持栅栏和将栅栏沉入大海。
23.根据权利要求22所述的系统，其中所述双-浮舟船桥适于卡车在其上移动。
24.根据前述权利要求任一项所述的系统，其包括辅助浮舟，所述辅助浮舟通过钢管或者钢型材的框架在一侧或两侧上连接到所述双-浮舟船桥，所述双-浮舟船桥通过钢链或绳悬挂于所述钢管或者钢型材的框架上。
25.一种用于构造水下的壁的方法，其包括以下步骤: -建造作为斜坡的牢固道路，并且水深允许连接到权利要求22限定的双浮舟船桥， -移动和定位权利要求22限定的双浮舟船桥， -将未展开的栅栏带到所述浮舟上， -展开和沉入所述栅栏并将其基础固定在海底， -通过环上的钩水平地连接所述栅栏，所述环上的钩围绕垂直管，或者通过机械夹具连接所述栅栏，以形成延伸的连续栅栏线，-将石块或碎石或混凝土块带到所述浮舟上， -通过形成在所述双-浮舟船桥的两个浮舟之间的空隙沉入所述石块。
26.根据权利要求25所述的方法，进一步包括以下步骤: -将管和栅栏的高度延伸至涨潮时海平面上方至少2m， -在双-浮舟船桥被移动到下一个构造地点之后，用来自船或浮舟的石块填充栅栏之间的空隙， -在栅栏-石块结构的顶部建造补给道路， -在顶部建立海洋侧的和海岸侧的混凝土壁，并且钢梁延伸过程混凝土之上，并且由此保护混凝土便道/补给道路不受暴风波浪的影响。
27.根据权利要求25或26的方法，进一步包括防波堤构造工程的临时性保护，其在垂直悬挂的钢栅栏的帮助下通过依靠浮舟或轻质物体漂浮的延伸的水平钢栅栏实现，并且通过连接到稳定地基或重块或锚的链条或绳固定到海底来保持定位。
28.根据权利要求 27的方法，其中通过IOcm至50cm直径的孔，所述水平和垂直钢栅栏具有对海水的渗透性，该渗透性经过优化，与悬挂重块以及固定到海床相结合，以衰减来自暴风雨的海浪的能量。
【文档编号】E02B3/06GK103981835SQ201410046853
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年2月10日 优先权日:2013年2月8日
【发明者】汉斯·J·谢尔 申请人:汉斯·J·谢尔