CN110382780B - 海滩侵蚀抑制器 - Google Patents

Abstract

一种用于阻碍海滩侵蚀的装置，其轻质、安装便宜并且容易移除。所述装置包括面向大海的障碍壁，所述障碍壁被大孔穿透，所述大孔允许与沙混合的水进入所述装置。在所夹带的沙已经沉淀之后，水通过设置在后壁中的较小孔排出。所述障碍壁的顶部可以是弯曲的，以将水引导回到大海。所述障碍壁可以延伸到所述后壁上方，并且可以设置托架壁，其在所述后壁后方形成额外沙收集腔。这些壁可以由在1/4英寸和2英寸之间厚的胶合板、金属或塑料制成。实施例可以拆卸和/或折叠以便运输和存储。内部加强间隔壁可以在所述障碍壁和后壁之间延伸。所述装置可以通过底座和/或锚固桩被锚固。

Description

海滩侵蚀抑制器

相关申请

本申请要求2017年1月27日提交的美国临时申请No.62/451,394的权益，所述美国临时申请出于所有目的以其全文通过引用被结合到本文中。

技术领域

本发明涉及减少和逆转海滩侵蚀的装置和方法，并且更具体地涉及用于从海浪捕获和保持所夹带的沙的装置和方法。

背景技术

海浪对沙滩的作用经常因海滩侵蚀而导致海岸线的重大损失，因为波浪反复地破碎在海滩上，从而导致沙与水混合并且在波浪退去时冲向大海。海滩侵蚀是重大的经济、美学、生态和实际担心的问题，因此每年在保护和重建海滩的各种尝试中花费了大量的努力和成本。

用于减少或逆转海滩侵蚀的尝试通常涉及在海浪到达海岸线之前重新定向或阻挡海浪的能量。一种方法是安装人工防浪堤、堤坝或“拦沙堰”，其阻挡波浪作用并且形成基本上是人工港口或海湾的低波浪活动区域。然而，这些结构非常大且重、建造昂贵，并且随着本地化需求的发展几乎不可能移除或重新定位。而且，沙经常倾向于在这种防浪堤或堤坝的一侧上收集，并且在另一侧上减少，这可能不是所期望的效果。

另一方法是将各种类型的障碍物中的任一者浸没在低潮位处或低于低潮位，以便在波浪接近海岸时部分地阻挡波浪，并且从而降低波浪冲击海滩所利用的能量。这些障碍物中的一些障碍物包括开放顶部或流通孔，其促使海水足够长时间地汇集以使任何所夹带的沙在它们后方和/或它们内部内沉淀。然而，这种障碍物也很重、制造和安装昂贵，并且难以根据需要移除或重新定位。

又另一方法是在吃水线下方沉积重的混凝土块和/或其他这种材料，通常称为“乱石”，其也具有降低波浪能并促使所夹带的沙沉淀的效果。虽然制造和安装比其他形式的水下障碍物稍微便宜，但是乱石几乎不可能移除或重新定位。而且，当沙沉积时，乱石可能倾向于随时间推移变得被埋没，从而降低并消除其有效性。

在吃水线上方实现的减少海滩侵蚀的最常见的方法是种植与海岸线相容的草，所述草倾向于稳定沙并使其免受风蚀，并且使其免受高潮标记附近的波浪驱动的水的涌入的影响。这种草还可以用于在海水退去时对其进行过滤，以便滤出和保持夹带在海水中的任何沙。然而，建立与海岸线相容的草可能是昂贵的、困难且耗时的，并且当期望沙滩用于娱乐和/或其他目的时，草不是可行的解决方案。

因此，需要一种用于阻碍沙滩侵蚀和/或重建沙滩的装置，其重量轻、安装容易且便宜并且容易移除和重新定位。

发明内容

公开了一种用于减少沙滩侵蚀和/或重建沙滩的装置，其重量轻、安装容易且便宜、并且容易移除和重新定位。还公开了一种用于使用所公开的装置的方法。

所公开的装置不是试图降低或阻挡波浪能，而是从在波浪已经破碎之后向上流经海滩的水过滤和移除所夹带的沙。因此，所公开的装置被构造成用于放置在高潮位附近或高潮位处，在那里，所述装置不经受强波浪作用。因此，所公开的装置的重量可以是相对轻的，并且因此比现有技术设备构造更便宜、更容易安装、并且更容易移除和/或重新定位。由于沙随时间推移由所述装置积聚，因此所述装置可以容易朝海重新定位，以便将海滩建造和延伸到任何所期望的程度。

所公开的装置包括刚性或半刚性的面向大海的障碍壁，其被多个“大”孔穿透。所述障碍壁沿向陆地的方向倾斜，使得当波浪在障碍壁的朝海的某一位置处破碎时，所产生的水冲击被向上引导跨越障碍壁的前表面，从而导致至少一些水通过大孔进入所述装置的在障碍壁后方的内部中。

所述装置还包括后壁，并且在实施例中，所述装置还包括一个或两个侧壁，这些壁形成半封闭或完全封闭的内部，通过大孔进入的水在所述内部内形成水池，从而允许所夹带的沙沉淀。小于大孔的小孔设置在后壁中，并且在实施例中，所述小孔设置在至少一个侧壁中，使得已经汇集在内部内的海水可以在所夹带的沙已经沉淀出来之后从内部慢慢排出并回到海洋。在实施例中，小孔从所述装置的底座偏移，以便在水通过小孔排出之前促使水的汇集。

在一些实施例中，障碍壁的上端朝海弯曲，使得例如由在暴风雨期间产生的大波浪造成的到达障碍壁的顶部的充满能量地流动的水被引导回到大海并且不越过障碍壁流动到所述装置后方的沙。在这些实施例中的一些实施例中，障碍壁延伸到后壁上方，并且在这些实施例中的一些实施例中，托架壁（backstop wall）在后壁的顶部上方的一点处从后壁后方延伸到障碍壁，使得额外沙收集腔形成在托架壁和后壁之间。

所公开的装置的实施例由胶合板、金属、由塑料（诸如腈纶）、由玻璃纤维、由刨花板（其可以包括层压涂层或饰面）、由微晶格（micro-lattice）、由硬质泡沫、由泡沫聚苯乙烯、由石墨烯和/或由任何其他合适的材料构造而成。实施例可以容易地拆卸和/或折叠以便运输和以便在展开位置或其他地方处存储。例如，实施例可以折叠和存储在适当位置，并且然后在需要时（诸如在即将发生的暴风雨之前）被竖立。一些实施例包括底部面板，而其他实施例不包括底部面板。

需要增强的结构强度的实施例包括内部间隔壁，该内部间隔壁在障碍壁和后壁之间延伸并加强障碍壁和后壁。间隔壁被额外的内部大孔穿透，使得通过设置在障碍壁中的大孔进入的与所夹带的沙混合的水能够通过内部大孔向下流动到装置内部的底部。

虽然所公开的装置不旨在承受主要潮汐力和波浪力，但是其通常将经受风，并且经受沿障碍壁的前表面向上流动的水的剩余能量。一些实施例足够重且坚固以承受这些力并且在没有锚固的情况下保持在适当位置。其他实施例包括锚固特征，诸如可以被驱动到沙中的封闭底座和/或锚固桩。为了进一步降低安装和移除所述装置的成本和难度，实施例包括可充水底座。

虽然本文中所提供的许多描述涉及“海洋”海滩，但是应当注意，所公开的发明同样适用于暴露至波浪作用的所有沙滩，包括与大海和大湖相邻的海滩。

本发明的一个总体方面是一种用于减少海滩侵蚀的装置，所述装置包括：具有顶部和底部的前部障碍壁，该障碍壁以与竖直方向成至少20度的角度向后倾斜；穿透所述障碍壁的多个大孔；具有顶部和底部的后壁，所述后壁位于所述障碍壁后方，使得腔空间形成在所述障碍壁和所述后壁之间；穿透所述后壁的多个小孔，小孔在直径上小于大孔。

在实施例中，所述后壁沿向前方向从竖直方向倾斜，使得所述后壁的顶部与所述障碍壁的后表面接触。

在前述实施例中的任一者中，障碍壁的厚度可以在1/4英寸和2英寸之间。

在前述实施例中的任一者中，所述障碍壁和所述后壁可以由胶合板、金属和/或塑料制成。

前述实施例中的任一者还可以包括从所述后壁的底部延伸到所述障碍壁的底部的底部面板。

在前述实施例中的任一者中，所述障碍壁的顶部可以向前弯曲。

在其中所述后壁沿向前方向从竖直方向倾斜使得所述后壁的顶部与所述障碍壁的后表面接触的前述实施例中的任一者中，所述装置可以被构造成使得：

·所述障碍壁的弯曲顶部延伸到所述后壁的顶部上方；

·所述装置还包括具有底部和顶部的托架壁；

·所述托架壁的底部位于所述后壁的底部后方；

·所述托架壁的顶部在所述后壁的顶部上方的高度处延伸到所述障碍壁的后表面，第二腔空间形成在所述托架壁和所述后壁之间；并且

·所述障碍壁在所述后壁的顶部与所述托架壁的顶部之间的高度处被多个大孔穿透。

前述实施例中的任一者还可以包括至少一个侧壁。在这些实施例中的一些实施例中，所述侧壁中的至少一者被多个小孔穿透。

在前述实施例中的任一者中，小孔可以具有小于1/4英寸的直径。

在前述实施例中的任一者中，大孔可以具有在1/4英寸和6英寸之间的直径。

前述实施例中的任一者还可以包括被构造成将所述底座锚固到下伏沙（underlying sand）的多个锚固桩。

前述实施例中的任一者还可以包括支撑障碍壁和后壁的底座，所述底座包括：前部保持壁，其在所述障碍壁的底部前面竖直地延伸；以及后部保持壁，其在所述后壁的底部后方和上方竖直地延伸。在这些实施例中的一些实施例中，所述底座是可充水的。在其中所述后壁沿向前方向从竖直方向倾斜使得所述后壁的顶部与所述障碍壁的后表面接触的这些实施例中的任一者中，所述障碍壁的顶部向前弯曲，所述障碍壁的弯曲顶部延伸到所述后壁的顶部上方，所述装置还包括具有底部和顶部的托架壁，所述托架壁的底部位于所述后壁的底部后方，所述托架壁的顶部在所述后壁的顶部上方的高度处延伸到所述障碍壁的后表面，第二腔空间形成在所述托架壁和所述后壁之间，并且所述障碍壁在所述后壁的顶部与所述托架壁的顶部之间的高度处被多个大孔穿透，所述后部保持壁可以在所述托架壁的底部后方和上方竖直地延伸。

并且在前述实施例中的任一者中，所述装置可以被构造成使得所述障碍壁和前壁可以围绕其底部枢转以便以基本上扁平、折叠的构造彼此重叠。

本发明的第二总体方面是一种用于减少邻接水体的沙滩的侵蚀的方法。所述方法包括：提供根据第一总体方面的任一实施例的装置；以其中障碍壁面向水的取向将所述装置安装在海滩上，所述装置安装在其中波浪破碎的最高位置上方的位置处、但是在其中由破碎的波浪发射的水将到达所述装置的位置中；以及允许到达所述障碍壁的水中所夹带的沙在所述装置内积聚。

该第二总体方面的一些实施例还包括在沙已经积聚在所述装置中之后重新定位所述装置，所积聚的沙作为增加的海滩沙被留下。而且，在这些实施例中的一些实施例中，将所述装置重新定位成更靠近于水，重复允许沙积聚和重新定位所述装置的步骤以便朝向水逐渐地延伸海滩。

本文中所描述的特征和优点并非包括一切的，并且特别地，基于附图、说明书和权利要求，许多额外的特征和优点对于本领域中的普通技术人员来说将是显而易见的。此外，应当注意，本说明书中所使用的语言主要是出于可读性和指导目的已被选择，并且不限制本发明主题的范围。

附图说明

图1A是本发明的包括底部面板和可充水底座的可折叠实施例的横截面视图，可折叠实施例以与流水相互作用的展开构造被示出；

图1B是以折叠构造示出的图1A的实施例的横截面视图；

图2是不包括底座或底部面板并且通过锚固桩被保持在适当位置的实施例的横截面视图；

图3A是包括底部面板、但不包括单独底座的实施例的横截面视图，其中障碍壁包括延伸到后壁上方的弯曲顶部，并且所述装置包括托架壁；

图3B是与流水相互作用的图3A的实施例的横截面视图；

图3C是从图3A的实施例的前面进行观察的透视图；以及

图4是类似于图3A、但包括结构增强内部面板的实施例的横截面视图。

具体实施方式

本发明是一种用于减少沙滩侵蚀和/或重建沙滩的装置。所述装置重量轻、安装容易且便宜、并且容易移除和重新定位。还公开了一种用于使用所公开的装置的方法。

所公开的装置不是试图降低或阻挡波浪能，而是从在波浪已经破碎之后向上流经海滩的水过滤和移除所夹带的沙。因此，所公开的装置被构造成用于放置在高潮位附近或高潮位处，其中所述装置不经受强波浪作用。因此，所公开的装置的重量可以是相对轻的，并且因此比现有技术设备构造更便宜、更容易安装、并且更容易移除和/或重新定位。由于沙随时间推移积聚在所述装置内，因此所述装置可以容易朝海移动，从而留下所积聚的沙，以便将海滩建造和延伸到任何所期望的程度。

参考图1A，所公开的装置100包括刚性或半刚性的面向大海的障碍壁102，其被多个“大”孔104穿透，“大”孔104的直径通常在1/2英寸和6英寸之间。障碍壁102沿向陆地的方向倾斜，在实施例中，障碍壁102以与竖直方向成至少20度的角度倾斜。在图1A的实施例中，障碍壁102与竖直方向成30度的角度倾斜。当波浪在障碍壁下方的位置处破碎时，所产生的水106的冲击被向上引导跨越障碍壁102的前表面，从而导致至少一些水108通过大孔104进入到装置100的在障碍壁102后方的内部114中。

装置100还包括后壁112，并且在实施例中，装置100还包括一个或两个侧壁（未示出），这些壁形成半封闭或完全封闭的内部114，通过大孔进入的水在所述内部114内形成允许所夹带的沙沉淀的水池。“小”孔116设置在后壁112中，并且在实施例中，“小”孔116设置在至少一个侧壁中，使得已经汇集在所述内部内的海水可以从内部114慢慢地排出118并回到海洋。这些“小”孔小于“大”孔102，并且直径通常小于1/2英寸。在实施例中，小孔包括在安装在后壁中和/或一个或多个侧壁中的金属或塑料筛网的一部分中。在图1A的实施例中，小孔116从装置的底部面板120偏移，以便在水通过小孔116排出之前促使水的汇集。在各种实施例中，该偏移在2英寸和1英尺之间。

所公开的装置的实施例由面板102、112、120构造而成，任一或所有面板102、112、120的厚度可以在1/4英寸和2英寸之间的厚度范围内。在一些实施例中，任一或所有面板102、112、120的厚度在1/4英寸和1英寸之间。在其它实施例中，任一或所有面板102、112、120的厚度在1/32英寸和12英寸之间。

在各种实施例中，任一或所有面板102、112、120是由胶合板、由金属、由塑料（诸如腈纶）、由玻璃纤维、由刨花板（其可以包括层压涂层或饰面）、由微晶格、由硬质泡沫、由泡沫聚苯乙烯、由石墨烯、和/或由一些其他合适的材料制成的片材。一些实施例包括底部面板120，而其他实施例不包括底部面板120。

实施例可以容易拆卸和/或折叠以便运输和以便在展开位置或其他地方处存储。参考图1B，实施例可以折叠和存储在适当位置，并且然后在需要时（诸如在即将发生的暴风雨之前）被竖立。

虽然所公开的装置100不旨在承受主要潮汐力和波浪力，但是其通常将经受风，并且经受沿障碍壁102的前表面向上流动的水的剩余能量。一些实施例足够重且坚固以承受这些力并且在没有锚固的情况下保持在适当位置，而其他实施例包括锚固特征，诸如封闭底座。图1A的实施例包括可充水底座110，其进一步降低安装和移除所述装置的成本和难度。作为替代方案，图2的实施例包括可以被驱动到沙中的锚固桩200。该实施例不包括底部面板120。

参考图3A，在一些实施例中，障碍壁102的上端300朝海弯曲，使得例如由在暴风雨期间产生的大波浪造成的到达障碍壁102的顶部300的充满能量地流动的水106被引导回到大海并且不越过障碍壁102流动到在所述装置后方的沙。在图3A的实施例中，障碍壁102延伸到后壁112的顶部上方，并且托架壁302从后壁112的底部后方延伸到障碍壁102上的在后壁112的顶部上方的高度，使得额外沙收集腔304形成在托架壁302和后壁112之间。

图3B示出了图3A的装置100与从在装置100的朝海的位置处已经破碎的波浪流来的水106之间的相互作用。当水106携带所夹带的沙沿前部障碍物102向上流动时，一些水108流过大孔104并且进入装置的内部114中，其中水形成允许所夹带的沙308从水306中沉淀出来的水池306。对于水106的强浪涌，如图3B中所示出的，一些水106到达前部障碍物102的上部弯曲部分300并且被朝海引导，使得其不流动越过装置100并且不到达装置100后方的沙。额外大孔设置在前部障碍物102的上部部分300中，从而允许额外的水310流入形成在托架壁302和后壁112之间的额外腔304中，在额外腔304中，水汇集并允许所夹带的沙沉淀。水池的水然后通过设置在后壁112和托架壁302中的小孔116从内部腔114、304慢慢地排出。图3A的实施例的透视图呈现在图3C中。在类似实施例中，后壁、托架壁和/或侧壁（未示出）中的小孔由结合到这些壁中的筛网（诸如塑料或金属筛网）部分提供。

参考图4，需要增强的结构强度的一些实施例包括内部间隔壁400，该内部间隔壁400在障碍壁102和后壁112之间延伸并加强障碍壁102和后壁112。间隔壁400被额外的内部大孔402穿透，使得通过障碍壁102中的大孔104进入的与所夹带的沙混合的水能够通过内部大孔402向下流动到装置内部114的底部120。

虽然本文中所提供的许多描述涉及“海水”和“海洋”海滩，但是应当注意，所公开的发明同样适用于暴露至波浪作用的所有沙滩，包括与大海和大湖相邻的海滩。

已经出于图示和描述目的呈现了本发明的实施例的前述描述。本提交物的每一页及其上的所有内容无论以何种方式表征、标识或编号都被视为本申请的用于所有目的的实质性部分，而不管在本申请内的形式或位置如何。

本文中说明性地公开的本发明可以适当地在缺少本文中未具体公开并且本身不是必需的任何元件的情况下被实践。然而，本说明书不旨在是穷举的。虽然本申请以有限数量的形式示出，但是本发明的范围不限于仅这些形式，而是可以在不背离其精神的情况下进行各种改变和修改。本领域中的普通技术人员应当了解，在学习与包含在前述描述中的要求保护的主题有关的教导之后，根据本公开，许多修改和变化是可能的。因此，除非本文中另有说明或者与上下文另外明显矛盾，所要求保护的主题包括上文所述元件的在其所有可能变化中的任何组合。特别地，除非从属权利要求在逻辑上彼此不相容，否则以下从属权利要求中所呈现的限制可以在不背离本公开的范围的情况下以任何数量并且以任何顺序与其对应的独立权利要求组合。

Claims (20)

1.一种用于减少海滩侵蚀的装置，所述装置包括：

具有顶部和底部的前部障碍壁，所述障碍壁以与竖直方向成至少20度的角度向后倾斜；

穿透所述障碍壁的多个大孔；

具有顶部和底部的后壁，所述后壁位于所述障碍壁后方，使得腔空间形成在所述障碍壁和所述后壁之间，通过大孔进入的水在所述腔空间内形成水池，从而允许所夹带的沙沉淀在所述装置的内部内；以及

穿透所述后壁的多个小孔，所述小孔在直径上小于所述大孔。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述后壁沿向前方向从竖直方向倾斜，使得所述后壁的所述顶部与所述障碍壁的后表面接触。

3.如权利要求1所述的装置，其中，所述障碍壁的厚度在1/4英寸和2英寸之间。

4.如权利要求1所述的装置，其中，所述障碍壁和所述后壁由胶合板、金属、玻璃纤维、刨花板、微晶格、硬质泡沫、泡沫聚苯乙烯、石墨烯、和/或塑料制成。

5.如权利要求1所述的装置，其还包括从所述后壁的所述底部延伸到所述障碍壁的所述底部的底部面板。

6.如权利要求1所述的装置，其中，所述障碍壁的所述顶部向前弯曲。

7.如权利要求6所述的装置，其中：

所述后壁沿向前方向从竖直方向倾斜，使得所述后壁的顶部与所述障碍壁的后表面接触；

所述障碍壁的弯曲顶部延伸到所述后壁的所述顶部上方；

所述装置还包括具有底部和顶部的托架壁；

所述托架壁的所述底部位于所述后壁的所述底部后方；

所述托架壁的所述顶部在所述后壁的所述顶部上方的高度处延伸到所述障碍壁的所述后表面，第二腔空间形成在所述托架壁和所述后壁之间；并且

所述障碍壁在所述后壁的所述顶部与所述托架壁的所述顶部之间的高度处被多个大孔穿透。

8.如权利要求1所述的装置，其还包括至少一个侧壁。

9.如权利要求8所述的装置，其中，所述侧壁中的至少一者被多个小孔穿透。

10.如权利要求1所述的装置，其中，所述小孔具有小于1/4英寸的直径。

11.如权利要求1所述的装置，其中，所述大孔具有在1/4英寸和6英寸之间的直径。

12.如权利要求1所述的装置，其还包括被构造成将所述障碍壁的所述底部锚固到下伏沙的多个锚固桩。

13.如权利要求1所述的装置，其还包括支撑所述障碍壁和后壁的底座，所述底座包括：前部保持壁，其在所述障碍壁的所述底部前面竖直地延伸；以及后部保持壁，其在所述后壁的所述底部后方和上方竖直地延伸。

14.如权利要求13所述的装置，其中，所述底座是可充水的。

15.如权利要求7所述的装置，其中：

所述装置还包括支撑所述障碍壁和后壁的底座，所述底座包括：前部保持壁，其在所述障碍壁的底部前面竖直地延伸；以及后部保持壁，其在所述后壁的底部后方和上方竖直地延伸；以及

所述后部保持壁在所述托架壁的所述底部后方和上方竖直地延伸。

16.如权利要求13所述的装置，其还包括被构造成将所述底座锚固到下伏沙的多个锚固桩。

17.如权利要求1所述的装置，其中，所述障碍壁和前壁能够围绕其底部枢转以便以基本上扁平、折叠的构造彼此重叠。

18.一种用于减少邻接水体的沙滩的侵蚀的方法，所述方法包括：

提供如权利要求1所述的装置；

以其中所述障碍壁面向水的取向将所述装置安装在海滩上，所述装置安装在其中波浪破碎的最高位置上方的位置处、但是在其中由破碎的波浪发射的水将到达所述装置的位置中；以及

允许到达所述障碍壁的水中所夹带的沙在所述装置内积聚。

19.如权利要求18所述的方法，其还包括在沙已经积聚在所述装置中之后重新定位所述装置，所积聚的沙作为增加的海滩沙被留下。

20.如权利要求19所述的方法，其中，将所述装置重新定位成更靠近于水，重复允许沙积聚和重新定位所述装置的步骤，以便朝向所述水逐渐地延伸所述海滩。

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