利用自然能量在海灘促淤固砂的方法技術

利用自然能量在海灘促淤固砂的方法，屬于海岸工程圍海造地技術。包括調查研究、地質勘察、設計規劃、筑壩建閘、促淤排水、輸泥固沙。其特征是應地制宜、因勢利導，利用潮汐的自然能量促使泥沙沉積。把多個發電設備的間隙電能匯集起來，建立自然能電站，供給輸送泥沙設備。采用土工袋填灌、脫水固化劑和生物固化的方法進行固砂。具有多點形成，逐步擴大，綠色低碳、節能環保，效益顯著的特點。而且材料省，能耗省，人工省，綠色環保，安全可靠。用于消浪、促淤、固砂和護坡，從而改變泥沙無規則堆積，提高灘涂高程，獲得大片土地資源，并保持生態的平衡。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及海岸工程中的促淤固砂方法，屬于圍海造地技術。
技術介紹
地球表面有海洋和陸地兩個基本單元，海岸線即是陸地與海洋的分界線。海岸線分為島嶼岸線和大陸岸線兩種。世界上的加拿大、印度尼西亞、俄羅斯、澳大利亞都有長長的海岸線！中國海岸線總長度3.2萬公里，其中大陸海岸線1.8萬公里，共有大小島嶼5000多座，島嶼岸線總長1.4萬多公里。海岸線從形態上看，有的彎彎曲曲，有的卻像條直線，各有其形成的機理。由于地殼的運動、冰川的影響、氣溫變化等因素，引起海水的侵入或海水的后退現象，海岸線會隨之發生很大的變化，而且還是不斷地發生著變化。如中國的天津市，在公元前還是一片大海，那時海岸線在河北省的滄縣和天津西側一帶的連線上，經過2000多年的演化，海岸線向海洋推進了幾十公里。當然，有時海岸線也會向陸地推進。仍以天津為例，在地質年代第四紀中(距今100萬年左右)，這里曾發生過兩次海水入侵，當兩次海水退出時，最遠的海岸線曾到達渤海灣中的廟島群島。但經過100萬年的演化，現代的海岸線向陸地推進了數百公里。在地球北極和南極地區，陸地和高山上覆蓋著數量巨大的冰川，如果全球氣溫激劇上升，世界上這些冰川都融化了，冰水流入大海，那么海平面就會升高十幾米，海岸線就會大大地向陸地推進；相反，如果氣溫相對下降，則冰川又擴展加厚，海平面就會漸趨降低，海岸線就會向海洋推進。海岸線的變化還受到入海河流中泥沙的影響，由于河水帶來的泥沙沉積，使海岸線也不斷地向海洋推進。在地球表面的海岸線，不管是島嶼岸線，還是大陸岸線，特別是在潮間帶上，存在著大量的自然能量，有潮汐能、太陽能、風能等等。這些自然能量都可以為海上灘涂潮間帶促淤固砂所利用。利用自然能量在海上灘涂促淤固砂，就是采取有效措施，巧妙利用這些能量，促使泥砂的沉積，來提高涂面高程擴展陸地，使海岸線向海洋推進的方法。促淤固砂圍墾灘涂是把海邊潮間帶廣闊的軟泥沙地進行開發加以綜合利用的過程，是擴大和保住陸地面積的有效途徑。以中國為例，沿海人口稠密，土地面積少，為保障土地面積總量平衡和經濟可持續發展，通過圍海造地擴大土地面積已成為行之有效的手段。千百年來，沿海各地人民堅持與海奮斗，前赴后繼圍海筑堤，變滄海為桑田。在灘涂上修筑擋潮堤壩與海爭地，中國自秦漢代即已開始，至唐代宋代，已有具相當規模的海塘工程。江蘇省的范公堤，杭州灣的錢塘堤，是中國古代筑堤擋潮，保護濱海土地的重大成就。隨著圍海造地工程長期開展，沿海各省份高灘資源已極少，
圍墾已向低灘區域發展，低灘區域需要促淤固砂來提高灘涂面的高程。各地有著廣闊的海域和漫長的海岸線，這對經濟的發展有重要的意義。21世紀是海洋世紀，開發海洋資源，已成為各國競爭的焦點。世界上一些地少人多的國家也在不斷促淤固砂，加強對海涂資源的開發。荷蘭從公元11世紀起就在沿海淺灘地區修筑圩堤，使海水所帶泥沙淤積成平原。近幾十年來，由于全球氣溫略有上升，冰川融化，海平面有升高的趨勢。世界很多地區的海岸由于種種自然和人為原因，其動力平衡遭到破壞。由于在潮汐波浪頻繁作用下，海岸線不斷侵蝕后退，灘面高程下降，海岸工程建筑物基礎遭到強烈沖刷、破壞，嚴重影響海岸地區的人類活動及生產。由于珊瑚島普遍地處溫熱帶海域，地勢平坦，在高潮位時被淹沒，低潮位時才顯露，世界上很多海島和沿海陸地將消失在海潮風浪之中。由于解決沿海地區土地資源短缺的圍海造地，為此對強侵蝕岸段進行保灘促淤工程勢在必行。都迫切需要采取促淤固砂提高海灘高程的措施。通過檢索國內外專利文獻及相關的數據庫，從尋找到的資料可見，很多專家學者的研究，在這一
作出了積極的貢獻。但是，未發現在海上灘涂潮間帶利用自然能量因勢利導，解決促淤固砂、泥沙堆放及人工島建造方法。以往的促淤固砂方法通常是打樁、拋石、做促淤壩等，這些都是好方法。但光是利用現有方法來促淤固砂速度緩慢，效果不盡人意；還有很多圍墾區域標高普遍在平均低潮位以下，灘涂直接受外海波浪的侵襲，流速、風浪和水深的水域，施工干擾大；很多島嶼，尤其是沙丘和珊瑚島遠離大陸，地處天涯海角，電網遙遠，能源和建筑材料缺乏。上述不利因素構成促淤固砂工程相當大的技術難題，投資大、工期長、能源少，給開發海洋工程的實施帶來一系列困難。如何開拓海疆，穩定海岸線，如何在海灘潮間帶上，利用自然的力量，利用當地的資源，順水推舟地進行促淤固砂和圍海造地，是當今世界海岸工程中迫切需要研究解決的問題。
技術實現思路
本專利技術為了解決上述難題，在大量基礎研究和工程實踐中提出的新的技術方案。專利技術一種利用自然能量和當地資源，進行快速促淤固砂，提高灘涂高程，讓滄海變成桑田的方法。利用自然能量在海灘促淤固砂的方法，包括調查研究、地質勘察、設計規劃、筑壩建閘、促淤排水、輸泥固沙，其特征是有下步驟：A.摸清情況：摸清促淤區域泥沙的來源流向和淤積規律，當地植物的生長習性，地質地貌、氣象水文、潮汐潮位、風浪光照特點；B.規劃區域：根據促淤區域流場特性和泥沙淤積規律，結合用地的需要確定堤址、閘址、內湖，在灘涂上規劃出快流區、緩流區，在快流區至少規劃開設一條排水引河，在緩流區至
少規劃一個內湖，把緩流區的周邊確定為固砂區；C.促淤排水：在緩流區的外海側打設排樁設置促淤籠，聯成一起，互相支撐，降低流速，并設置排水通道與引河聯通，形成快流區，利用潮汐的自然能量促使泥沙沉積在緩流區；D.建立電站：根據潮汐、風場、光照特點，利用自然能量建立電站，在快流區及所對應的潮下帶設置水流能發電設備，在高出水面的沙丘綠洲上設置太陽能發電設備，在風場帶設置風力發電設備，三者至少選擇其一，供給輸泥設備；E.開挖輸送：在臨近固砂區的快流區放置攪龍，把泥沙輸送到緩流區，采用各種輸泥設備把引河、內湖及潮下帶的泥沙輸送到固砂區，先形成一些零星露出水面的沙丘，然后逐步擴大高出水面的沙丘面積，逐漸聯成片；F.固沙植被：對輸送到固砂區邊緣的泥沙采用土工袋填灌或摻拌脫水固化劑的方法固化，形成穩定的固砂區邊緣，避免已形成的沙丘被潮水沖蝕；并選擇適合當地環境生長的植物，種植于高出水面的沙丘上，利用植物促淤固沙，建立綠洲，形成新的海濱濕地公園。所述的快流區和緩流區，是在灘涂上人為規劃區域，加以干涉，逐步形成的?？炝鲄^是相對流速較大的區域，緩流區是相對流速較小的區域，過渡區是快流區和緩流區之間的地帶。根據伯努利能量方程，流速低泥沙沉積形成緩流區，流速高泥沙沖走形成快流區。利用自然能量，因勢利導，適當干涉，逐步引導，形成快流區和緩流區的，并使其鞏固穩定。緩流區越來越高成為陸地，快流區越來越深形成河道，潮間帶灘涂逐漸變成潮上帶灘涂，潮下帶灘涂逐漸變成潮間帶灘涂。所述的促淤籠采用竹籠或鋼籠來做，設置于緩流區的迎海面。先在緩流區和過渡區之間打設排樁，再放置促淤籠，必要是可以在促淤籠中拋置石碴。然后把促淤籠聯成一起，互相支撐。漲潮時潮汐能量大，海水夾著泥沙越過促淤籠涌進灘涂，促淤籠具有消浪促淤的功能，退潮時由于促淤籠的阻擋，降低了流速，形成緩流區。利用潮汐的自然能量促使泥沙沉積在促淤籠附近，隨著灘涂面的提高，促淤籠逐漸埋入泥沙之中。所述的潮間帶即是指大潮期的最高潮位和大潮期的最低潮位間的海岸，也就是海水漲至最高時所淹沒的地方開始至潮水退到最低時露出水面的范圍，通常也稱為海本文檔來自技高網...

【技術保護點】
利用自然能量在海灘促淤固砂的方法，包括調查研究、地質勘察、設計規劃、筑壩建閘、促淤排水、輸泥固沙，其特征是有如下步驟：A.摸清情況：摸清促淤區域泥沙的來源流向和淤積規律，當地植物的生長習性，地質地貌、氣象水文、潮汐潮位、風浪光照特點；B.規劃區域：根據促淤區域流場特性和泥沙淤積規律，結合用地的需要確定堤址、閘址、內湖，在灘涂上規劃出快流區、緩流區，在快流區至少規劃開設一條排水引河，在緩流區至少規劃一個內湖，把緩流區的周邊確定為固砂區；C.促淤排水：在緩流區的外海側打設排樁設置促淤籠，聯成一起，互相支撐，降低流速，并設置排水通道與引河聯通，形成快流區，利用潮汐的自然能量促使泥沙沉積在緩流區；D.建立電站：根據潮汐、風場、光照特點，利用自然能量建立電站，在快流區及所對應的潮下帶設置水流能發電設備，在高出水面的沙丘綠洲上設置太陽能發電設備，在風場帶設置風力發電設備，三者至少選擇其一，供給輸泥設備；E.開挖輸送：在臨近固砂區的快流區放置攪龍，把泥沙輸送到緩流區，采用各種輸泥設備把引河、內湖及潮下帶的泥沙輸送到固砂區，先形成一些零星露出水面的沙丘，然后逐步擴大高出水面的沙丘面積，逐漸聯成片；F.固沙植被：對輸送到固砂區邊緣的泥沙采用土工袋填灌或摻拌脫水固化劑的方法固化，形成穩定的固砂區邊緣，避免已形成的沙丘被潮水沖蝕；并選擇適合當地環境生長的植物，種植于高出水面的沙丘上，利用植物促淤固沙，建立綠洲，形成新的海濱濕地公園。...

【技術特征摘要】
1.利用自然能量在海灘促淤固砂的方法，包括調查研究、地質勘察、設計規劃、筑壩建閘、促淤排水、輸泥固沙，其特征是有如下步驟：A.摸清情況：摸清促淤區域泥沙的來源流向和淤積規律，當地植物的生長習性，地質地貌、氣象水文、潮汐潮位、風浪光照特點；B.規劃區域：根據促淤區域流場特性和泥沙淤積規律，結合用地的需要確定堤址、閘址、內湖，在灘涂上規劃出快流區、緩流區，在快流區至少規劃開設一條排水引河，在緩流區至少規劃一個內湖，把緩流區的周邊確定為固砂區；C.促淤排水：在緩流區的外海側打設排樁設置促淤籠，聯成一起，互相支撐，降低流速，并設置排水通道與引河聯通，形成快流區，利用潮汐的自然能量促使泥沙沉積在緩流區；D.建立電站：根據潮汐、風場、光照特點，利用自然能量建立電站，在快流區及所對應的潮下帶設置水流能發電設備，在高出水面的沙丘綠洲上設置太陽能發電設備，在風場帶設置風力發電設備，三者至少選擇其一，供給輸泥設備；E.開挖輸送：在臨近固砂區的快流區放置攪龍，把泥沙輸送到緩流區，采用各種輸泥設備把引河、內湖及潮下帶的泥沙輸送到固砂區，先形成一些零星露出水面的沙丘，然后逐步擴大高出水面的沙丘面積，逐漸聯成片；F.固沙植被：對輸送到固砂區邊緣的泥沙采用土工袋填灌或摻拌脫水固化劑的方法固化，形成穩定的固砂區邊緣，避免已形成的沙丘被潮水沖蝕；并選擇適合當地環境生長的植物，種植于高出水面的沙丘上，利用植物促淤固沙，建立綠洲，形成新的海濱濕地公園。2.如權利要求1所述的利用自然能量在海灘促淤固砂的方法，其特征是：A.摸清江河入海口泥砂主要有兩個來源，一方面上游江河(1)沖入，另一方面海潮帶入，為粉沙土質，地貌多變，潮差大，潮汐猛，波浪高，風光資源充裕，四季分明，在海邊生長的植物品種多，且生長茂盛；B.根據泥沙淤積規律和灘涂流場特性結合用地的需要，在喇叭口上段找出相對穩定的沖積島和縱向隆起的沙坎，在河道漸寬處的迎水端確定為鼻子堤壩(3)的位置，鼻子堤壩(3)的兩邊確定為堤址，兩岸邊灘(2)與堤址之間規劃兩條與上游等寬的排水河道(13)為快流區，把兩條河道(13)和外海所包圍的區域確定為緩流區，把緩流區內規劃多個內湖(9)，把緩流區的周邊規劃為固砂區；C.在喇叭口緩流區的外海側設置多道促淤籠(8)，并聯成一起，互相支撐，降低流速，形成緩流，使潮汐波濤的能量消散于此；在鼻子堤壩(3)的兩側插設板樁形成硬殼堤壩(4)，硬殼堤壩(4)逐漸向下游伸展，板樁互相聯成一體形成兩條等寬河道(13)，并設置排水通道和引河，使內湖(9)與河道(13)聯通，利用自然水流能量促使泥沙沉積在緩流區；D.根據喇叭口潮汐、風場、光照特點，在鼻子堤壩(3)內側沖積島較為穩定的地基上建立風力發電設備(11)，在高出水面的沙丘綠洲上設置太陽能發電設備(10)，在快流區所對應的潮下帶設置水流能發電設備(7)，用自然能量建立電站，把三者的斷續電能進行耦合，供給攪龍(12)和輸泥設備；E.在河道(13)及潮下帶放置攪龍(12)，把泥沙輸送到緩流區，采用管道輸泥船(6)，分別把潮下帶、河道(13)及內湖(9)中的泥沙輸送到固砂區，在管道輸泥的過程中，摻拌脫水固化劑，先形成一些零星露出水面的沙丘(5)，然后逐步擴大高出水面的沙丘(5)，逐漸聯成片；F.對輸送到固砂區邊緣和堤址上的泥沙采用投拋泥沙包、土工袋填灌的方法，形成穩定的固砂區邊緣，有效避免已形成的沙丘被潮水沖蝕，快流區越來越深形成河道(13)，緩流區越來越高成為沙丘(5)，潮間帶灘涂逐漸變成潮上帶灘涂，潮下帶灘涂逐漸變成潮間帶灘...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陶松壘，陶鈞炳，徐士龍，滕一峰，付全越，
申請(專利權)人：浙江科技學院，
類型：發明
國別省市：浙江;33