海岸保护的方法和相应采用的压力平衡组件 本发明关于海岸保护的方法,该海岸有一个海岸下的淡水存水区和一个在淡水存水区下的呈舌形凸出的、斜向下伸入海岸地表下的咸水区。
对于海岸保护,人们一般知道的是建造一个从海滩到一直伸入水中一段距离的、巨大的石头或混凝土的挡水坝。挡水坝是有效的,但建造投资和维修成本是巨大的。另外的一种海岸保护的方法是海岸补给,即将大量的沙子运到要保护的一段海岸上。这种方法也需要大量的建造投资和维修成本。尽管需要运输大量的沙子,这两种方法仍然是用得最广泛地海岸保护的方法。
联想到为海水水簇馆泵送海水而建立的吸入口,人们在八十年代早期发现,在吸入口的周围有沉积现象发生,由于在吸入口表面的沉积会导致吸入口被堵塞,这就激发了要试验在DK 152 301B中描述的那种新的海岸保护的方法。这种方法的思想是,从沿海岸线建立的海水水槽中泵走海水,从而在水槽中引起沉积。然而这种方法从来就没有得到过广泛应用,因为这需要很大的泵容量,因而就需要很大的建造投资,至少是需要很大的运行费用。
US 5 294 213A公开了类似于排水管的原理的系统,排水管设在与海岸平行的沙滩和水中,该系统的运行,同样是根据泵水的原理,适应天气情况,即不论是正常水位、低水位、高水位,还是风暴肆略的天气。系统包括一个水池,用泵通过排水管将海水打入水池,水也可以通过排水管被泵送到海里,以移走风暴过后形成的沙丘。
从US 4 898 495 A中可以了解相应的、保持与海水相通的进水口畅通的方法。该系统包括布置了许多扩散装置,采用用水冲走来自进水口的沉积物和产生一股水流将沉积物转移到进水口下游。通过将水从水槽泵送到扩散装置,沉积物被送到进水口的下游。
本发明的目的是提供一种海岸保护的方法,它能克服已知海岸保护方法的缺点。
根据本发明,该目的是通过一种方法来实现的,该方法的特征在于:通过向下深埋到地下水存水区的压力平衡组件,最好是以在其下部设置过滤装置的管道方式,彻底或部分平衡掉至少沿海岸线某一区域地下水存水区的压力。
根据本发明,令人惊讶地发现,在海滩下设置压力平衡组件能导致组件放置区域有沉积物沉积。
为什么会发生这种海岸增长的一个可能的解释是,部分由于海水和部分由于风刮到地表的、以及与泥沙和其他粘土物质混在一起的细沙粒降低了导水性能。在海岸地表下另外由海浪冲积而成的深层(物质)主要是一些粗大的碎石和鹅卵石,它们具有很好的导水性能。从海岸地表往下挖,这可以是在地表上挖一个洞,一旦挖到水床,地下水就会上升出现在地表,可以清楚地看到这种导水性能的差别,其原因是导水性能的很大差异和淡水受到来自内陆的压力。因此,海岸线可以比喻成一个向下的水箱,该水箱通过穿过地表密实层的压力平衡组件在上部开口,使得水能够很容易流过,因此在涨潮到落潮这段时间内,水能很快地流过地表。这就是说经压力平衡的地表在落潮期可以更容易地排走淡水和咸水。潮水从落潮到涨潮时,海水升高,在前滩会出现很大的波动,由于冲刷区的咸水从冲刷区回退,此时沉积物沉积在前滩。相反,当前滩的淡水处于一定的压力时,由于在淡水上面的海水流回到海里,海岸的冲蚀就会发生,因此冲蚀了前滩。事实上,当这种波动增加时,泥沙和粘土物质被冲离前滩,由于组件的排水作用,压力平衡组件启动了一个从压力平衡组件扩展开的过程。另外可以发现,转移到海岸上的沉积物的量和海岸增长的速度之间有关系。人们发现,压力平衡组件形成了一个自然平衡的、带有一个1∶20系统的地表,这样当波浪冲上海滩时就留下了沉积物。因为运动中的水含有大量的沉积物,当水速降低时,它就会沉积下来,因此地表相对于该区域中的海潮而言肯定会有一定的宽度和最高水位。设有压力平衡组件的海岸线自然就变得更宽,这就导致了更多沙子漂移到前滩。通过建立位于沙滩高位的纵向的木捆和逐渐升高的、一直到海围土丘底下的横向的木捆,这种木捆形成海岸地表的上部,漂移过来的大量泥沙被利用上。
参照附图可以更清楚地描述本发明,其中
图1表示的是海岸地表的剖面图;
图2表示的是设在海滩上的压力平衡组件;
图3表示的是设在冲刷区的压力平衡组件;
图4表示的是从上往下看的设有压力平衡组件和木捆的一段海滩;
图5表示的是图4中的一段海滩的断面。
如图1所示,淡水存水区2在地表1的下面,这个淡水存水区2由位于其向下倾斜的、舌形的含有海水3的平面确定,其海水的密度大于淡水。
海岸被冲蚀的原因是,如图1所示,当海滩地表下的淡水处于一定的压力时,渗入地表下的位于淡水之上的咸水流回到海中。当淡水压力下降时,或者当水向下渗透且穿过海岸地表物与淡水混合时,不会冲蚀海岸地表,相反沉积物会沉积在海滩上。
如图2所示,压力平衡组件可包括刚性过滤管6,它和装有套管8的管道7相连。过滤装置和管道可以通过加压、冲刷、或者挖掘的方法放置在淡水存水区。当过滤装置放在淡水存水区时,最好是管道7具有的长度能稍稍伸出海岸地表的表面。如图2所示,带过滤装置的管道,成排布置在与海岸线垂直或近似垂直的一条线上。管道7的上方开口,一直通到淡水存水区以形成好的液体通道。
当淡水存水区的压力通过压力平衡组件12被平衡掉时,根据本发明,通过进一步建立在冲刷区4的压力平衡组件13,在一段海岸上物质的沉积速度会增加。在图3中显示了放在该区域中的一种便利的组件布置,它包括与水平过滤管6’相连的刚性管7’。
在这两种情况下,组件设有固定元件8,其目的是将其埋在沙子中来防止未经许可移走该组件。固定元件是两块成一定角度的板片形成,板片固定在刚性的管道上。此外,从沙子中伸出来的管端还设有一个弧形的端头9以防止未经许可用沙子石头等填充管道。压力平衡组件也可选择成和深埋管相连,该管伸到海围土丘的脚下,在这里形成和大气相畅通的连接,因而可以避免管子的端伸出地面。
在一段海岸上采用这样的压力平衡组件能导致4-6m的海岸被复原,且在40天内能增加海岸地表60-70cm。
设有压力平衡组件的地表变得更宽时,如前面提到的,它导致大量的沙子漂移到前滩。从图4和5中可以看到,通过设置高达海滩的纵向木捆10和增加沙丘脚下高度的横向木捆11大量的漂移的沙子可以被利用。通过调节木捆的长度,方向和高度,在海滩地表的上部可以形成期望的形状,这种木捆可以是将松树灌木和针杉或类似的物体埋入海岸地表下而形成,或者是将它们堆放在陷入地下的土堆之间形成,这将很容易使木捆做成期望的形状。
本发明的特别之处在于低建造成本和运行费用,运行费用仅包括日常的系统检查和维修费用。
在此领域中新的研究成果已经发表,地下水的压力作用于海岸地表是肯定会出现的。已经发现,具有高淡水压力的海岸地表会变窄且凹陷下去(也称之为冬季地表),而具有明显的低淡水压力的海岸地表会变宽且凸出来(也称之为夏季地表)。具有高淡水压力的、狭窄且凹陷下去的海岸地表在丹麦可以看到,特别是在的北部海岸Vejby strand和南部海岸Lonstrap的Kirke。
狭窄且凹陷的海岸地表很容易受到冲蚀,而宽且凸出的海岸地表却使海岸增加。采用如上所述的发明,可以将狭窄且凹陷的海岸地表变成宽且凸出的海岸地表,因此就保护了海岸。