DE69831263T2

DE69831263T2 - Verfahren und vorrichtung für die beherrschung von suspendierten teilchen oder meerestierchen

Info

Publication number: DE69831263T2
Application number: DE69831263T
Authority: DE
Inventors: F. William GUNDERSON; B. Harold DREYER; Dennis Nottingham
Original assignee: Gunderboom Inc
Current assignee: Gunderboom Inc
Priority date: 1997-10-10
Filing date: 1998-10-08
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2018-10-09
Also published as: DK1029132T3; ATE302309T1; EP1029132B1; WO1999019570A1; CA2305345A1; AU9791998A; US6485229B1; EP1029132A4; WO1999019570A9; CA2305345C; ES2247722T3; DE69831263D1; EP1029132A1

Description

Diese Anmeldung beansprucht das Vorrecht der US Provisional Patent Application 60/061,595, die am 10. Oktober 1997 eingereicht wurde.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von verheddertem bzw. faulendem bzw. verstopfendem bzw. verunreinigendem Material aus einem Sperrenvorhang.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Industrieanlagen und Kraftwerke verwenden Wasser aus nahe gelegenen Wasserquellen zu Kühlzwecken. Folglich entsteht ein Problem hinsichtlich der Aufnahme von Partikelstoffen oder einer marinen Lebensform bzw. mariner Lebensformen (marine life) (beispielsweise Fisch, Fischeier, Larven, Zebramuscheln bzw. Wandermuscheln, Vegetation, etc.) in die Kühlwassersystem-Aufnahmeeinrichtungen durch Sog, zufälligen Eintritt oder andere Mittel. Das gleiche Problem besteht bei jeglicher ähnlicher Einrichtung, bei der Wasser oder Materialien in dem Wasser für einen Zweck erforderlich sind und aus Wasserkörpern erhalten werden, die Partikelstoffe und/oder marine Lebensformen enthalten.
Schwimmende Barrieren oder Einschließungs-Sperrensysteme wurden entworfen, um Schadstoffe in Seen und Meeren aufzuhalten. In typischer Weise verwenden sie eine Reihe von schwimmfähigen Sperrenabschnitten, die Segmente von Vorhängen oder Schürzen aufweisen, die daran befestigt sind. Die Vorhänge sind typischerweise aus wasserdichtem, Öl nicht absorbierendem, biegsamem Bahnmaterial hergestellt. Die Vorhänge erstrecken sich nach unten in das Wasser unter den Sperrenabschnitt und werden gewöhnlich durch mindestens einen beschwerten Ballast stabilisiert, der in dem unteren Rand des Vorhangs integriert ist. Diese Systeme verwenden verschiedene, manchmal komplizierte mechanische Mittel zum Sichern von Sperrenabschnitten an Vorhangsegmente und zum miteinander Verbinden von Sperren-Vorhangsabschnitten zum Ausbilden eines ununterbrochenen Einschließungssystems. Derartige Sperren können in kleinen Abschnitten bereitgestellt werden und erfordern eine beträchtliche Vormontage vor einem Einsatz, was eine Zunahme an Arbeitserfordernissen, sowie eine Zunahme bei der Einsatzzeit darstellt. Diese Zunahmen stellen erhöhte Kosten und eine Verzögerung bei einem Einsatz von Einschließungs-Sperrensystemen dar.
Einige Ausschließungssysteme verwenden eine Reihe von Seilen bzw. Kabeln, Drähten und anderen strukturellen Trägern, um den Vorhangsegmenten und dem System insgesamt Steifigkeit und/oder Stabilität bereitzustellen. Aufgrund der Steifigkeit sind einige Sperren des Stands der Technik auf die Bewegung von Kontaminanten unter dem Sperrenvorhang anfällig. Von derartigen Sperren ist bekannt, dass sie, wenn sie Strömungen, die durch Wind hervorgerufen sind, Gezeitenströmungen oder Wellenbedingungen ausgesetzt sind, unter der Belastung zusammenbrechen, von Wellen überspült werden oder dass Schadstoffe über die und unter der Sperre fortgetrieben werden. Eine unzureichende Vorhangslänge trägt ebenfalls zu dem Durchgang von Kontaminanten unter dem Einschließungssystem bei.
Weiterhin können die Materialien, die bei diesen herkömmlichen Einschließungssystemen verwendet werden hinsichtlich bestimmter Umweltbedingungen (beispielsweise Schadstoffe, Salzwasser und ultraviolettes Licht) empfindlich sein und so schnell in einen schlechteren Zustand kommen. Beispielsweise können Metallteile rosten und korrodieren. Weiterhin können diese Vorhangswaren ihre Flexibilität verlieren oder bei niedrigen Temperaturen reißen oder aufgrund einer längeren Belichtung mit ultraviolettem Licht in einen schlechteren Zustand kommen.
Zusätzlich sind herkömmliche Einschließungssysteme nicht für eine Verwendung in bestimmten Ausschließungsanwendungen ausgelegt, wie beispielsweise dem Verhindern eines Eintritts von Partikelstoffen oder mariner Lebensformen in Wasseraufnahmesysteme. Bei den meisten Sperrensystemen, die zum Steuern bzw. Beherrschen von Wasser-Schadstoffen verwendet werden, erfolgt ein Durchgang von Wasser in zwei Richtungen (das heißt während der Gezeitenschwankungen). Demgemäß werden jegliche suspendierte Partikelstoffe oder marine Lebensformen, die sich an dem Sperrenvorhang anhaften können, durch die Umkehrung der Richtung des Wasserflusses von dem Sperrenvorhang weggewaschen. Bei der Verwendung derartiger herkömmlicher Sperrensysteme zum Steuern eines Eintritts von suspendierten Partikelstoffen oder mariner Lebensformen in eine Wasseraufnahmevorrichtung erfolgt ein Durchgang des Wassers lediglich in eine Richtung, was bedeutet, dass das Vorhangmaterial mit suspendierten Partikelstoffen oder marinen Lebensformen verstopft wird, die in dem Wasser enthalten sind, und das Einschließungssystem wird versagen. Darüber hinaus sind die meisten herkömmlichen Einschließungssysteme ebenfalls nicht dafür ausgestattet, um mit signifikanten unidirektionalen Fliessraten bzw. Fliessgeschwindigkeiten umzugehen, die in vielen Wasseraufnahmesystemen verwendet werden. Die Belastungen, die auf ein herkömmliches Einschließungssystem durch den Wasserfluss einwirken, können selbst bewirken, dass das Einschließungssystem versagen wird.
Die Patentschrift US 5,102,261 an Gunderson, III ("Gunderson") betrifft eine schwimmende Einschließungs-Sperre zum Einschließen und Isolieren von aus dem Wasser stammenden Schadstoffen. Die Einschließungs-Sperre umfasst eine Schwimmeinheit, einen Ballast, einen kontinuierlichen Vorhang mit mindestens einer Bahn geosynthetischer Ware und mindestens zwei Taue. Die Schrift von Gunderson offenbart jedoch kein Verfahren, das zufrieden stellend ist, um einen Eintritt von marinen Lebensformen in Wasseraufnahmesysteme zu steuern bzw. zu beherrschen. Weiterhin offenbart die Schrift von Gunderson kein Mittel, um verheddertes Material aus dem Vorhang zu entfernen, noch offenbart sie ein Mittel, um einen Schaden an dem Vorhang zu verhindern für den Fall, dass sich Partikelstoffe oder marine Lebensformen in dem Vorhang verheddern.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, diese Nachteile zu beheben.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reinigen von verheddertem Material aus bzw. von einem Sperrenvorhang, der in einem Wasserkörper hängend ist. Das Verfahren umfasst, Injizieren eines Gases in das Wasser in einer Weise, die wirksam ist, um verheddertes Material im Wesentlichen von dem Sperren-Vorhang zu entfernen.
Ein anderer Aspekt der Erfindung betrifft eine Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre bzw. Umfassungs-/Ausschließungs-Sperre zum Steuern einer Bewegung von suspendierten Partikelstoffen oder marinen Lebensformen in einem Wasserkörper. Die Sperre umfasst ein Tragsystem, das in dem Wasserkörper angeordnet ist, aufweisend, einen Boden und eine Wasseroberfläche. Ein Vorhang, der aus einer biegsamen Ware hergestellt ist, der eine Bewegung von Wasser dortdurch ermöglicht, und den Durchgang von suspendierten Partikelstoffen oder marinen Lebensformen dortdurch steuert, ist mit dem Tragsystem verbunden, wobei der Vorhang sich im Wesentlichen von dem Boden zu einer Position erstreckt, die bei oder über der Wasseroberfläche ist. Der Vorhang umfasst ebenfalls ein Gasinjektionssystem, um Gas in den Wasserkörper zu injizieren, wodurch das Gas im Wesentlichen verheddertes Material von dem Vorhang entfernt.
Die erfindungsgemäßen Einschließungs-/Ausschließungs-Sperren können in einem Verfahren verwendet werden, um einen Eintritt von marinen Lebensformen in Aufnahmeeinrichtungen zu steuern, da der Sperren-Vorhang von verheddertem Material gereinigt werden kann. Zudem verringert eine Entfernung von verheddertem Material aus dem Vorhang die Beanspruchung, die auf die Sperre durch den Wasserfluss einwirkt, wodurch ein Schaden an der Sperre minimiert und/oder verhindert wird, ebenso wie verhindert wird, dass der Vorhang von seinem Ankersystem weggerissen wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine fragmentarische Aufsicht einer Sperre.
2 ist eine Querschnittansicht der Sperre von 1.
3 ist eine fragmentarische Vorderansicht der Sperre von 1.
4 ist eine fragmentarische perspektivische Ansicht eines Segments der Sperre von 1.
5 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht einer Verbindungseinrichtung, die verwendet wird, um die zwei Sperrensegmente zu verbinden.
6 ist eine fragmentarische perspektivische Ansicht einer Sperre.
7 ist eine Querschnittansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sperre.
8 ist eine fragmentarische perspektivische Ansicht der Sperre von 7.
9 ist ein Diagramm einer Sperre bei Verwendung.
10 ist eine Umgebungsansicht einer Sperre, die in einem Wasserkörper nahe einer Wasseraufnahmestruktur eines Werks oder einer Einrichtung angebracht ist.
11 ist ein Schaubild, das die Waren-Permittivitäten von verschiedenen Materialien zeigt, die bei der erfindungsgemäßen Sperre verwendet werden.
12 ist ein Schaubild, das die Waren-Permittivitäten von verschiedenen Materialien nach einer Filtration von 50 mg/L an suspendiertem Schlamm enthaltendem Wasser zeigt, die bei der erfindungsgemäßen Sperre verwendet werden.
13A–D sind Schaubilder, die ein Reinigen von verschiedenen Materialien der erfindungsgemäßen Sperre durch ein Luft-Einblasen zeigen.
14 ist eine fragmentarische perspektivische Ansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sperre.
15 ist eine Ansicht der Sperre von 14.
16 ist eine Aufsicht der Sperre von 14.
17 ist eine vergrößerte fragmentarische Ansicht einer ersten Bahn einer biegsamen Ware, die in dem Vorhang auf der Sperre von 14 verwendet wird.
18 ist eine fragmentarische perspektivische Ansicht einer zweiten Bahn einer biegsamen Ware, die in dem Vorhang der Sperre von 14 verwendet wird.
19 ist eine Querschnitt-Umgebungsansicht einer Sperre.
20 ist eine Umgebungsansicht einer Sperre.
21 ist eine Umgebungsansicht einer Sperre, die angebracht ist, um eine Freiwasser-Aquakultur-Umgebung zu schaffen.
Folglich zeigen die 1 bis 6, 9, 10 und 19 bis 21 keine erfindungsgemäße Sperre.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, das umfasst, Injizieren eines Gases in das Wasser, in einer Weise, die wirksam ist, um verheddertes Material im Wesentlichen von dem Vorhang zu entfernen.
Bei der Ware kann es sich um jegliche(s) gewobene(s) oder nicht-gewobene(s) Material oder Materialien handeln. Vorzugsweise ist die Ware eine geosynthetische Ware. Wenn hierin verwendet, umfasst der Begriff "geosynthetische Ware" Geotextilien, Engineering-Fabrics bzw. technologische Waren und Filter-Waren und ist derart definiert, dass er eine wasser-durchlässige Bahn von Kunststoff-Fasern, Fäden bzw. Filamenten oder Garnen bedeutet, die zu einem stabilen Netzwerk ausgebildet sind, so dass die Fasern, Fäden oder Garne ihre relative Position zueinander bewahren. Im Allgemeinen kann die geosynthetische Ware aus jeglichem Typ von Ware sein, die für eine Verwendung als ein Sperrenvorhang mit den gewünschten Merkmalen geeignet ist. Die geosynthetische Ware kann ein gewobenes Produkt oder eine nicht-gewobene, zufällige Faserkonstruktion sein.
Wenn hierin verwendet, umfasst der Begriff "suspendierte Partikelstoffe" jegliche organische oder anorganische Materie, die in der Wassersäule eines Wasserkörpers vorliegt, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf, alle Trümmerstück- bzw. Schutt- bzw. Abfall-Typen (types of debris), derart wie Gras, Bakterien, Pilze, fäkale Coliformen, Kryptosporidium, Schlammpartikel und Schlammpartikel, die mit einem Schadstoff, derart wie mit Schwermetallen, Kreosot, PCBs oder anderen Kohlenwasserstoff-Kontaminanten, etc. belastet sind.
Wenn hierin verwendet, umfasst der Begriff "marine Lebensform bzw. marine Lebensformen (marine life)" Säugetiere, Amphibien, Reptilien, Fische, Fischeier, Fischlarven, Zebramuscheln und andere Mollusken, Seegras und anderes aquatisches Pflanzenleben oder Algen, Krustentieren, etc., wobei er jedoch nicht hierauf begrenzt ist.
Wenn hierin verwendet, umfasst der Begriff "verheddertes bzw. faulendes bzw. verstopfendes bzw. verunreinigendes Material (fouling material)" Materie oder Lebensformen, einschließlich, jedoch nicht begrenzt auf, Materie oder Lebensformen, die als suspendierte Parti kelstoffe oder marine Lebensformen aufgeführt sind, die im Meer-, Fluss- oder Seewasser enthalten sind.
Bestimmte Aspekte der erfindungsgemäßen Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre sind in allgemeiner Weise in der Patentschrift US 5,102,261 an Gunderson, III beschrieben, die hierin unter Bezugnahme aufgenommen ist.
Die erfindungsgemäße Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre umfasst im Allgemeinen ein Tragsystem, einen Vorhang und ein Gasinjektionssystem. Das Tragsystem, das entweder dauerhaft oder zeitweise in einem Wasserkörper angeordnet werden soll, dient der Funktion den Vorhang im Wesentlichen über die ganze Wassersäule (das heißt vom Boden bis zur Wasseroberfläche) in Position zu halten. Geeignete Tragsysteme umfassen, Schwimm-Strukturen, schwimmfähige Materialien bzw. Auftriebsmaterialien, Pfeiler oder andere bekannte Strukturen oder Materialien. Der Vorhang ist aus einer biegsamen Ware hergestellt, die es dem Wasser ermöglicht sich durch den Vorhang zu bewegen, während gleichzeitig die biegsame Ware den Durchgang an suspendierten Partikelstoffen oder marinen Lebensformen durch den Vorhang steuert oder minimiert. Das Gasinjektionssystem injiziert Gas (beispielsweise Luft) in der Nähe des Vorhangs in das Wasser, derart dass das aufsteigende Gas bewirkt, dass das verhedderte Material im Wesentlichen von dem Vorhang entfernt wird.
Wie in den 1–6, die nicht Teil der Erfindung sind, aus Erläuterungsgründen gezeigt, wird insbesondere eine Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre im Allgemeinen mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Wie in den 2–4 gezeigt, umfasst die Sperre 10 eine oder mehrere Schwimmeinheiten 12, die gemeinsam als das Tragsystem dienen, und einen Vorhang 14. Der Vorhang 14 weist auf, einen oberen ersten Ärmel 16 und einen unteren zweiten Ärmel 18, wobei sich ein Haupt-Bahnabschnitt 20 dazwischen erstreckt. Wie in den 2–8 gezeigt, umfasst der Vorhang 14 zwei Bahnen geosynthetischer Ware, wobei der Vorhang 14 jedoch aus einer einzelnen Bahn geosynthetischer Ware oder mehreren Bahnen geosynthetischer Ware gebildet sein kann. Der erste Ärmel 16 wird erstellt, indem ein oberer erster Randabschnitt 22 der Bahn geosynthetischer Ware entlang einer Längsfaltlinie gefaltet wird und der erste Randabschnitt 22 zu einem bzw. an einem bzw. in Richtung auf einen Längsrand bzw. Längsgrenzbereich 24 davon an den Haupt-Bahnabschnitt 20 gesichert wird. Die Schwimmeinheit 12, die einen oder mehrere Auftriebsmaterial-Blöcke umfassen kann, kann dann falls erwünscht in Schlitze 13 eingeführt werden, die in dem ersten Ärmel 16 in bestimmten Intervallen geschnitten sind. Die Schlitze können entweder horizontal oder vertikal sein. Bei widrigen Wellen- und Wetterbedingungen muss die Schwimmeinheit 12 ausgewählt sein, um einen ausreichenden Auftrieb bereitzustellen, um die Sperre 10 über Wasser bzw. treibend zu halten und um Freibord-Gegebenheiten zu bewahren (maintain freeboard). Herkömmliche Schwimmeinheiten, die mit der vorliegenden Erfindung verwendbar sind, umfassen, aufblasbare Vorrichtungen, Airbags bzw. Luftkissen und Schwimmelemente, die aus schwimmfähigen Materialen, wie Kork, synthetischen Schäumen und anderen Kunststoffen hergestellt sind. Unter widrigen Bedingungen können herkömmliche Vorrichtungen jedoch nicht die gleiche Leistung bringen.
Es hat sich herausgestellt, dass unter widrigen Bedingungen Polystyrolschaum ("EPS", expanded polystyrene) insbesondere zur Verwendung als Schwimmeinheit 12 geeignet ist. Es ist wünschenswert den EPS zu beschichten oder zu verschließen, um eine Verschlechterung zu verhindern, die in Zusammenhang mit einer längeren Aussetzung den Elementen gegenüber steht. EPS ist im Handel von ARCO Chemical Company als Dylite^TM erhältlich und kann, wie es der Projektentwurf erfordert, zu Schwimmeinheiten verschiedener Größen und Formen (beispielsweise zylindrisch, quadratisch, etc.) geformt oder geformt bzw. gespritzt bzw. gepresst werden. Der EPS weist einen positiven Auftrieb (positive buoyancy) auf, der die Schwimmeinheit 12 zu allen Zeiten über der Wasseroberfläche hält, was der Schwimmeinheit ermöglicht sogar bei widrigen Bedingungen auf den Wellen zu reiten. Eine EPS-Schwimmeinheit wird durch Welleneinwirkung nicht verformt und verliert bei einer Stichverletzung nicht den Auftrieb, wie es bei einer aufblasbaren Vorrichtung der Fall wäre.
Alternativ kann der erste Randabschnitt 22 des Vorhangs 14 um die Schwimmeinheit 12 gefaltet werden und dann an dem Haupt-Bahnabschnitt 20 gesichert werden, wobei der erste Ärmel 16 mit der Schwimmeinheit 12 darin gebildet wird. Falls eine aufblasbare Schwimmeinheit verwendet wird, so kann der erste Ärmel 16 zusätzlich mit Einlässen/Auslässen (nicht gezeigt) für Ventile (nicht gezeigt) bereitgestellt werden, die verwendet werden, um die Schwimmeinheit aufzublasen und Gas aus dieser abzulassen.
Zur Herstellung eines Vorhangs 14 mit zwei Bahnen biegsamer geosynthetischer Ware wird der untere zweite Randabschnitt 26 der Haupt-Bahn 20 entlang einer Längsfaltlinie gefaltet und der untere zweite Randabschnitt 26 wird zu dem bzw. an dem bzw. in Richtung auf den Längsrand bzw. Längsgrenzbereich 28 an den Haupt-Bahnabschnitt 20 gesichert, direkt angrenzend an und parallel verlaufend zu dem Längsrand 24. Vorzugsweise sind der Längsrand 28 und der Längsrand 24 in direktem Kontakt. Alternativ, wie in 4 gezeigt, überlappen der Längsrand 24 und der Längsrand 28.
Falls zusätzliche Bahnen geosynthetischer Ware erwünscht sind, so können zusätzliche Bahnen an den Vorhang 14 in einer ähnlichen Weise wie vorstehend beschrieben gesichert werden.
Der zweite Ärmel 18 wird erstellt, indem ein Abschnitt der Bahn geosynthetischer Ware zwischen dem zweiten Randabschnitt 26 und der Längsfaltlinie an dem Haupt-Bahnabschnitt 20 gesichert wird.
Ein Ballast 30 ist in den zweiten Ärmel 18 angeordnet. Typischerweise ist der Ballast 30 ein ununterbrochenes Stück einer Kette oder eines Kabels bzw. einer Trosse bzw. eines Seils, das ein ausreichendes Gewicht aufweist, um den Haupt-Bahnabschnitt 20 des Vorhangs 14 in einer im Wesentlichen vertikalen Ausrichtung unter der Schwimmeinheit 12 zu halten. Ballast-Einrichtungen, wie Stahlketten-Stücke (von weniger als 9,53 mm (3/8 Inch) bis über 19,05 mm (3/4 Inch)) und Stahlseil-Stücke (von weniger als 19,05 mm (3/4 Inch) bis über 38,10 mm (1 1/2 Inch)) wurden verwendet. Natürlich können Ketten und Seile mit größerem oder geringerem Durchmesser verwendet werden, um die spezifischen Erfordernisse eines Projektentwurfs zu erfüllen.
Es ist nicht immer notwendig den zweiten Ärmel 18 so auszubilden, dass er Ballast enthält. Ballast-Ketten, Seile, oder beschwerte Seile können mit Draht bzw. Kabel an den Vorhang 14 bei seinem Boden angebracht werden oder mit anderen Mitteln an dem Vorhang gesichert werden. Wie in 6 gezeigt, ist beispielsweise der Ballast 30 an dem unteren Randabschnitt des Vorhangs mit Drähten 44 durch Löcher oder Durchführungen bzw. Hülsen bzw. Ösen (grommets) 46 oder dergleichen befestigt, die in dem Bodenabschnitt des Vorhangs ausgebildet sind.
Unter widrigen Wellen- und Strömungsbedingungen kann der Ballast 30 allein nicht ausreichend sein, um die Einschließungs-Sperre 10 an ihrer Stelle oder den Vorhang 14 in einer im Wesentlichen vertikalen Ausrichtung zu halten. Es wäre daher wünschenswert, einen Anker oder eine Reihe von Ankern (nicht gezeigt) einzusetzen, um die Sperre an ihrer Stelle zu sichern. Die Anker können an dem Boden des Vorhangs 14 oder dem Ballast 30 angebracht werden. Bei Sperren mit beträchtlicher Länge werden Anker vorzugsweise in regelmäßigen Intervallen befestigt. Die Ankerstelle kann durch leuchtend bunte Bojen markiert werden, falls notwendig. Das Verankerungssystem kann beispielsweise aus Ketten, Ankern, Blöcken oder verschiedenen Kombinationen hiervon in Abhängigkeit von der bestimmten Anwendung bestehen.
Wie in 8 gezeigt, sind die Bahnen geosynthetischer Ware vorzugsweise aneinander befestigt um bestimmte Vorhangs-Paneele 56 zu bilden. Bei den Paneelen ist es wünschenswert, dass sie gebildet werden, indem die mehreren Bahnen geosynthetischer Ware aneinander gesichert werden, beispielsweise in Intervallen von etwa fünf bis acht Fuß; es können jedoch auch größere oder kleinere Paneele verwendet werden. Die oberen und unteren Ränder können einfach an den Haupt-Bahnabschnitt gesichert werden und die mehreren Bahnen geosynthetischer Ware können einfach aneinander befestigt werden, beispielsweise durch Nähen oder Warmverschweißung, um Paneele zu bilden.
Die Schichten, welche die mehreren Bahnen geosynthetischer Ware bilden, können aus der gleichen geosynthetischen Ware oder aus unterschiedlichen Waren sein. Beispielsweise könnte ein Vorhang eine erste Schicht aus einer nicht-gewebten Ware und eine zweite Schicht aus einer gewebten Ware aufweisen, die dann eine stärkere Abrasionswiderstandsfähigkeit als die nicht-gewebten Ware aufweisen könnte. Zusätzlich können mehrere Schichten an Ware dem Sperrenvorhang eine zusätzliche Stärke bzw. Widerstandsfähigkeit oder einen Schutz gegen Abrasion geben. In Abhängigkeit davon, wie die Warenschichten miteinander verbunden sind, kann die Steifheit des Vorhangs angepasst werden.
Ein signifikanter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer geosynthetischen Ware, derart wie eines Geotextilmaterials oder einer Filterware für den Vorhang 14. Die geosynthetische Ware kann "hydrophob" oder "wasser-durchlässig" sein, was bedeutet, dass Wasser durch die Ware geht. Diese Eigenschaft einer Wasser-Durchlässigkeit der geosynthetischen Ware ermöglicht den Wasserstrom-Durchgang durch den Haupt-Körperabschnitt 20 des Vorhangs 14, wodurch die relative Form und Position der Sperre sogar unter widrigen Bedingungen bewahrt wird und ebenso ein Schleppen erleichtert wird.
Die geosynthetische Ware kann "oleophil" sein, was bedeutet, dass sie Öl absorbiert oder anzieht, wodurch ein Ölstrom blockiert wird. Für eine Einschließung von Schlamm und anderen suspendierten Partikelstoffen ist es nicht wesentlich, dass der Vorhang oleophil ist; klar ist, dass für eine Einschließung von Öl der Vorhang vorzugsweise oleophil ist. Geosynthetische Waren, die oleophil sind, können jedoch verwendet werden, um die Bewegung von Kontaminanten, wie beispielsweise von Kreosot, PCBs und anderer toxischer oder schädlicher Kohlenwasserstoffe, die mit Schlamm assoziiert sein können, zu steuern. Nützliche geosynthetische Waren sind weiter durch eine hohe Last-Verteilungsfähigkeit, die Fähigkeit eine Materialfiltration zu senken und Wasserpermeabilität gekennzeichnet. Geosynthetische Waren sind im Handel mit einem Bereich von Zugfestigkeiten, Permeabilitäten und Permittivitäten erhältlich und sind in diesen Bereichen für die Zwecke der Erfindung nützlich.
Es wurde gefunden, dass geosynthetische Waren eine bestimmte Fähigkeit aufweisen Bakterien zu filtern oder zu fangen. Dies ist eine insbesondere wünschenswerte Eigenschaft bei Anwendungen mit Wasser, das für menschliche Zwecke verwendet wird. Medizinische und menschliche Abfälle weisen eine sehr reale Möglichkeit für eine bakterielle Infektion auf. Zudem scheint die geosynthetische Ware der vorliegenden Erfindung ein marines Wachstum auf der Ware zu verhindern.
Geosynthetische Ware kann unter Verwendung eines oder einer Kombination verschiedener Polymere, beispielsweise von Polyester, Polypropylen, Polyamiden und Polyethylen hergestellt werden. Die meisten der im Handel erhältlichen geosynthetischen Waren sind aus Polypropylen oder Polyester. Beispiele für geeignete, nicht-gewebte geosynthetische Waren umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, AmoPave^® 4399, AmoPave^® HD 4597, 4545, 4553, 4557 und 4561 (alle Polypropylen-Waren sind im Handel erhältlich über Amoco Fabrics and Fibers Company); Typar^TM, eine Polypropylen-Ware, die im Handel erhältlich ist über DuPont; Trevira^® Spunbond, eine Polyester-Ware, die im Handel erhältlich ist über Hoechst Fibers Industries. Beispiele für geeignete, gewebte geosynthetische Waren umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, 1380 SiltStop^®, 1198, 1199, 2090, 2000, 2006 (alle Polypropylen-Waren sind im Handel erhältlich über Amoco Fabrics and Fibers Company).
Ein Fachmann wird ohne unangemessene Versuche geeignete geosynthetische Waren auswählen können, um projektspezifische Entwurfserfordernisse zu erfüllen.
Die geosynthetischen Waren sind nicht biologisch abbaubar, so dass sie sich bei einer Aussetzung in der Umgebung bzw. Umwelt nicht verschlechtern. Bei längerem Gebrauch kann eine Bestrahlung mit ultraviolettem (UV) Licht bei einigen geosynthetischen Waren eine Verschlechterung oder Schwächung hervorrufen. Im Handel sind jedoch UV-widerstandsfähige Waren, ebenso wie UV-Widerstandsfähigkeitsbehandlungsverfahren verfügbar.
Wie in den 7 und 8 gezeigt, umfasst in einer Ausführungsform die erfindungsgemäße Sperre ebenfalls ein Gas (beispielsweise Luft) – Injektionssystem, das verwendet wird, um den Vorhang von verheddertem Material zu säubern. Wenn die erfindungsgemäße Sperre zum Steuern eines Eintritts von marinen Lebensformen in Wasseraufnahmeeinrichtungen verwendet wird, so fließt Wasser lediglich in einer Richtung durch den Vorhang. Demgemäß ist es möglich, dass der Vorhang mit verheddertem Material verlegt bzw. verstopft wird. Deshalb ist es in ho hem Maße wünschenswert ein Mittel zum Reinigen des Vorhangs bereitzustellen. Vorzugsweise enthält der Vorhang 14 zwei Bahnen biegsame geosynthetische Ware, die in bestimmten Intervallen in der vertikalen Richtung bei den Nähten 54 aneinander befestigt sind, um ein Paneel 56 zu bilden.
Die Vorhänge 14 enthalten mehrere Paneele 56. Ein Gasinjektionssystem ist derart in jedem Paneel angebracht, dass komprimiertes Gas (beispielsweise Luft) in jedes Paneel 56 injiziert wird, um verheddertes Material aus dem Vorhang, insbesondere den Bahnen biegsamer geosynthetischer Ware von jedem Paneel 56, zu entfernen. Wie in 8 gezeigt, enthält das Gasinjektionssystem eine Luftinjektionsvorrichtung 50, die ein steifes oder biegsames Rohr oder eine Leitung sein kann, die sich zwischen den Schichten von Bahnen geosynthetischer Ware erstreckt. Wenn der Vorhang beispielsweise zwei Schichten von geosynthetischer Ware enthält, so ist die Luftinjektionsvorrichtung 50 mit einer Pressluftquelle verbunden (nicht gezeigt), so dass Luftstöße verschiedener Dauer in und zwischen die Bahnen von geosynthetischer Ware, die das Paneel 56 bilden, injiziert werden können. Obwohl Luft bevorzugt ist, kann jegliche gasförmige Substanz, die eine Reinigung verhedderten Materials von den Bahnen biegsamer, geosynthetischer Ware betreiben wird, verwendet werden. Vorzugsweise wird Luft in den Vorhang während einer Periode aus sehr kurzen Intervallen bis hin zu sehr langen Intervallen bei variierenden Drücken injiziert. Falls erwünscht kann das Gasinjektionssystem zudem einen Diffusor 52 umfassen. Der Diffusor 52 ist ein Rohr oder eine Leitung, die mit der Luftinjektionsvorrichtung 50 verbunden ist und dazu senkrecht angeordnet ist, sich im Wesentlichen entlang der Länge des Paneels erstreckend. Der Diffusor 52 enthält Öffnungen 58, die entlang seiner ganzen Länge beabstandet vorliegen, um so einen Eintritt von Luft in das Paneel 56 in gleichförmiger Weise zu ermöglichen, um verheddertes Material von dem Paneel 56 (folglich von dem Vorhang 14) im Wesentlichen zu entfernen. Das Gasinjektionssystem kann ebenfalls Ventile enthalten, derart dass die Dauer der Pressluftinjektion gesteuert wird. Das Gasinjektionssystem kann entweder manuell oder automatisch betrieben werden. Beispielsweise kann ein manuelles Ventilsystem derart verwendet werden, dass ein manuelles Ventil jedem Paneel bereitgestellt wird. Die Ventile werden kurz geöffnet, eines zu einem Zeitpunkt durch eine Bedienungsperson, um den vorstehend beschriebenen Luftstoß zu erzeugen. Alternativ können die Ventile automatisiert sein, wobei das Ventilöffnungsverfahren unter Verwendung von fernbedienten Ventilen durchgeführt wird. Ein automatisiertes bzw. automatisches Steuersystem für eine Regelung bzw. Steuerung des Gasinjektionssystems würde eine programmierbare logische Steuereinheit oder einen Prozes sor umfassen, der/die eine Kompressoreinheit betreiben kann und einen Betrieb von mehreren Ventilanordnungen unter Ansprache auf ein Zeitabstimmungsprogramm oder eine Aktivierung von Sensoren steuern kann, die beispielsweise die Versetzung der Sperre im Wasser erfassen. Die Ventile können elektronisch, pneumatisch oder hydraulisch sein. Die Zeitabstimmung des Gasinjektionssystembetriebs kann durch bestimmte Erfordernisse der Anwendung (das heißt Wasserbedingungen oder Gezeitenschwankungen, etc.) bedingt werden. Weiterhin kann eine Abschaltungsfunktion bzw. Automatikabschaltungsfunktion bzw. Vorrangigkeitsfunktion (override function) ebenfalls bereitgestellt werden, sollte die Sperre durch ein ungewöhnliches Ereignis verstopft werden.
Ohne dass beabsichtigt wird, an diese Theorie gebunden zu sein, reinigt das Gasinjektionssystem das verhedderte Material von dem Sperrenvorhang auf die folgenden Weisen. Zunächst, wenn Luft zwischen die mehreren Lagen an Ware injiziert wird, verbleibt der Großteil der Luft in der sandwich-artig angeordneten Ware und lenkt die Luft nach oben zu der Oberseite der Sperre anstelle sich mit der Strömung zu zerstreuen. Zweitens stellt die heftige Art des Stoßes Blasen bereit, die die Ware schütteln können und im Wesentlichen angesammeltes, verheddertes Material vertreiben. Der weitere Nutzen des in heftiger Weise Gas injizierenden Systems ist die körperliche bzw. physikalische Charakteristik von Pressluft. Beispielsweise eine bei 30' Wassertiefe injizierte Luft wird ihr Volumen während der Zeit in der sie an die Oberfläche steigt verdoppeln. Folglich weist der kurze Luftstoß zu dem Zeitpunkt an dem er die Oberfläche erreicht etwa das Doppelte an Volumen auf, was zu einer signifikanten Bewegung der Sperre führt, wodurch verheddertes Material, das auf dem Vorhang vorliegt, im Wesentlichen vertrieben wird.
Darüber hinaus führt die Luft, die durch die winzigen Poren der Vorhangsware in begrenzten Mengen austritt zwei wichtige Dinge aus. Das Erste ist, dass sie als ein "Sprudel" austritt, was bedeutet, dass die Luft, die ihren Weg aus der Ware findet, zu winzigen Blasen wird, welche die Neigung aufweisen, selbstständig an verheddertem Materialien, wie Partikelstoffen und marinen Lebensformen, anzuhaften, die an der Sperre hängen. Zweitens, die eigene Beschaffenheit der Luft, die im Tiefen austritt und dann während ihres Aufstiegs expandiert, bewirkt ein Aufwallen von Wasser. Deshalb kann die Kombination der kleinen Blasen, die sich an den Trümmerstückchen anhaften, und des aufwallenden Wassers die Neigung aufweisen, die körperlichen Trümmerstückchen (Partikelstoffe oder marine Lebensform) an die Oberfläche zu brin gen und schließt aus, dass sie sofort wieder die Ware verstopfen, trotz des ununterbrochenen Ziehens durch den Vorhang.
Die erfindungsgemäße Sperre kann im Wesentlichen über die ganze Wassersäule eingesetzt werden, das heißt von der Oberfläche zu dem Boden eines Wasserkörpers. Die Schwimmeinheit kann auf der Wasseroberfläche sein, wobei sich ein Vorhang nach unten durch das Wasser zu dem Boden hin erstreckt oder alternativ kann sich die Schwimmeinheit unter Wasser befinden. Beispielsweise kann sich bei einigen Anwendungen die Sperre unter Wasser befinden, um eine Schiffsverkehrs- oder Eis-Bewegung zu ermöglichen. Bei ordnungsgemäß angebrachten Ballastelementen und Ankern kann die Sperre stationär unter sich bewegendem Eis verbleiben, wobei dadurch bewirkt wird, dass Schadstoffe an einem Wandern von der Wasseroberfläche nach unten zu dem Meeresboden und anschließend über den Einschließungsbereich hinaus abgehalten werden.
Bei einigen Anwendungen kann es wünschenswert sein eine partielle Sperre zu verwenden, die sich entweder von der Wasseroberfläche nach unten zu einer Position über dem Meeresboden oder von dem Meeresboden nach oben zu einer Position unter der Wasseroberfläche erstreckt.
Die Einschließungssperre 10 kann Schleppseile bzw. Schleppleinen bzw. Schlepptaue (tow cords) aufweisen. Beispielsweise kann die Sperre 10 mindestens zwei Schleppseile 32 und 34 aufweisen, die an dem Haupt-Bahnabschnitt 20 gesichert sind. Die Schleppseile 32 und 34 werden verwendet, um die Sperre in eine Position zu schleppen oder um eine Sperre von einem Ort zu einem anderen zu schleppen. Die Schleppseile 32 und 34 sind Bänder oder Streifen von Nylon-Hebebändern bzw. Nylon-Umsetzgurten, Stahl- oder Aluminiumkabel, Polypropylen-Tau, geosynthetisches Material oder dergleichen, die sich entlang der Länge des Vorhangs 14 erstrecken und die an den Haupt-Bahnabschnitt 20 gesichert sind. Das Schleppseil 32 ist bei dem ersten Ärmel 16 oder darunter gesichert und das Schleppseil 34 ist bei dem zweiten Ärmel 18 oder darüber gesichert. Die Schleppseile 32 und 34 weisen einen Schlaufenabschnitt bzw. Ösenabschnitt 36 bei jedem Ende auf.
In Abhängigkeit von der Gesamtlänge des Vorhangs 14 und anderer Entwurfsparameter können zusätzliche Schleppseile auf dem Haupt-Bahnabschnitt wenn notwendig angeordnet werden.
Die vertikale Abmessung des Vorhangs 14 kann erhöht werden, indem zusätzliche Bahnen an geosynthetischer Ware zusammen entlang ihrer sich miteinander erstreckenden Ränder gesichert werden bis die gewünschte Höhe erreicht ist.
Nähen oder Warmverschweißen des geosynthetischen Materials kann verwendet werden, um den ersten und zweiten Ärmel 16 und 18 zu bilden, um mehrere Bahnen zusammen zu verbinden, um zusätzliche Höhe dazuzugeben oder um die Schleppseile 32 und 34 anzubringen. Die geosynthetische Ware kann mit einer herkömmlichen Industrienähmaschine genäht werden und ein Warmverschweißen kann mit einem Industrie-Kolben bzw. -Eisen bzw. -Plätteisen (industrial iron) erfolgen. Ein Warmverschweißen kann ebenfalls erfolgen, in dem durch die überlappte geosynthetische Ware mit einem Lötkolben durchgestochen oder durchgebohrt wird.
Zudem können erfindungsgemäße Sperren in jeglicher erwünschter Länge hergestellt werden, indem Bahnen geosynthetischer Ware zusammen gesichert werden. Eine Reihe von Einschließungs-Sperren 14, die gemäß der vorliegenden Erfindung konstruiert sind, können zusammengefügt werden, um Sperren mit einer längeren Längslänge zu bilden. Zu diesem Zweck erstreckt sich der Vorhang 14 in Längsrichtung hinter das Ende der Schwimmeinheit 12, um einen Endabschnitt bei jedem Ende der Einschließungs-Sperre 10 zu definieren, wie es am besten in den 1 und 4 erläutert ist. Bei dieser Konstruktion können zwei Vorhänge derart angeordnet werden, dass die Endabschnitte der zwei der Länge nach bzw. hochkant benachbarten Vorhänge 14 überlappen. Die überlappenden Endabschnitte können zusammengenäht oder miteinander warmverschweißt werden. Für schnellere Verbindungen vor Ort kann eine Verbindungsvorrichtung verwendet werden. Eine insbesondere geeignete Verbindungsvorrichtung, die in den 3 und 4 erläutert ist, ist ein Paar von Klettverschluss- bzw. Haken und Ösen (hook and loop)-Industrie-Befestigungsstreifen 38, derart wie Dual-Lock Systems (Polyolefin), die im Handel über Minnesota, Mining and Manufacturing Company erhältlich sind. Passende Klettverschluss-Befestigungsstreifen 38 werden an die Endabschnitte der zwei der Länge nach bzw. hochkant benachbarten Vorhänge 14 gesichert, die miteinander zu verbinden sind, wobei die Streifen eines Vorhangs so angeordnet sind, dass sie mit den passenden Streifen des anderen Vorhangs übereinstimmen. Andere alternative mechanische Mittel können verwendet werden, um die Verbindung zu bilden. Der Endschritt beim Zusammenfügen der Vorhänge 14 ist das Zusammenbringen von Schleppseil-Schlaufenabschnitten 36 eines Vorhangs mit den Schleppseil-Schlaufenabschnitten 36 des anderen Vorhangs und das miteinander Sichern des Schleppseil-Schlaufenabschnitts 36 unter Verwendung von Karabinern (carabiniers) 42, Schäkeln bzw. Bü geln oder anderen geeigneten mechanischen Verbindungsmitteln, wie in 5 gezeigt. Eine derartige Verbindung ermöglicht eine gleichförmige Lastverteilung entlang der Schleppseile. Falls erwünscht, kann der Ballast 30 mit dem unteren Schleppseil 34 verbunden werden, statt in dem zweiten Ärmel 18 angeordnet zu sein.
5 zeigt einen Abschnitt eines Vorhangs 14, der mit einem anderen Vorhang 14 zum Bilden einer längeren Einschließungs-Sperre 10 verbunden ist.
Wenn die Sperre der vorliegenden Erfindung bei einer Anwendung verwendet wird, bei der Wasser durch den Sperrenvorhang in eine Richtung geht, wie vorstehend erläutert, kann sie mit verhedderten Material verstopft werden. Falls der Sperrenvorhang in ausreichender Weise Verheddertes umfasst bzw. verschmutzt wurde bzw. verstopft wurde, so dass das Wasser nicht mehr angemessen durch den Sperrenvorhang durchgehen kann, kann das Verankerungssystem des Sperrenvorhangs durch die Wasserkraft von der Stelle weggerissen werden. Demgemäß kann es wünschenswert sein, ein Sicherheitssystem zu haben, das es dem Wasser ermöglicht an bestimmten Stellen über die Sperre zu fließen, so dass der Sperrenvorhang nicht beschädigt oder zerstört wird. Deshalb kann das Sperreneinschließungssystem in mehreren Abschnitten bereitgestellt werden und mindestens einer dieser Abschnitte ist eine "auf Gezeiten ansprechende Überlauf-Wand bzw. Skimmer-Wand" 60, wie in 9 gezeigt. In einer Form ist die auf Gezeiten ansprechende Überlauf-Wand 60 ein Abschnitt des Sperrenvorhangs, der einen geringeren Auftrieb aufweist und der deshalb bei einem gegebenen Belastungspunkt gegen den Sperrenvorhang überlaufen wird (das heißt Wasser wird über den Abschnitt gehen). Die auf Gezeiten ansprechende Überlauf-Wand blockiert noch über den größten Teil der Tiefe der Wassersäule, ermöglicht jedoch dass eine bestimmte bzw. abgemessene Wassermenge im Falle einer Überbelastung überläuft. Der Grad an Auftrieb des Abschnitts kann für das Überlaufen einer gegebenen Wassermenge, beginnend mit so wenig wie einigen Inches, entworfen sein. Zusätzlich passt sie sich bei der sich verändernden Wasserhöhe aufgrund der Gezeiten an und wird deshalb als "auf Gezeiten ansprechend" bezeichnet, in dem Sinne als dass die Sperre dann zu einem schwimmenden Wehr wird. In Wirklichkeit wirkt sie als ein Sicherheitsventil, das es dem Wasser ermöglicht überzulaufen bzw. über das Obere zu gehen, statt die Sperre von ihren Ankern loszureißen oder das Verankerungssystem auszureißen. Dieses System verhindert einen Schaden an der Sperre im Falle einer vollständigen Verstopfung. Vorzugsweise wird ein Überfließwehr 62 mit jedem Abschnitt einer auf Gezeiten ansprechenden Überlauf-Wand 60 zusammen bereitgestellt, um Trümmerstückchen, etc. herauszufiltern, die mit dem überlaufenden Wasser über die auf Ge zeiten ansprechenden Überlauf-Wand gehen können. Die auf Gezeiten ansprechende Überlauf-Wand ist ein Sperren-Abschnitt mit den in den 1–6 gezeigten Komponenten mit der Ausnahme, dass die Schwimmeinheit 12 einen geringeren Auftrieb aufweist. Alternativ enthält die auf Gezeiten ansprechende Überlauf-Wand einen Vorhang, der aus einer einzelnen Schicht geosynthetischer Ware hergestellt ist, wie in der Patentschrift US 5,102,261 beschrieben, die hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist. Vorzugsweise umfasst die auf Gezeiten ansprechende Überlauf-Wand eine Sperrenvorhangsbahn aus biegsamer geosynthetischer Ware mit einem oberen Rand, einem unteren Rand und einem Hauptbahnabschnitt dazwischen, und mehreren Tauenden bzw. Schlepptauenden (tow ends), die an dem Haupt-Bahnabschnitt gesichert sind, wobei der obere Rand entlang einer Längsfaltlinie gefaltet ist und an dem Hauptbahnabschnitt gesichert ist, um einen ersten Ärmel zum Enthalten einer Schwimmeinheit zu bilden, und wobei der untere Rand um einen Ballast längs gefaltet ist und an dem Haupt-Bahnabschnitt gesichert ist, um einen zweiten Ärmel zu bilden, wobei der erste Ärmel zusätzlich darin in regelmäßigen Intervallen eingeschnittene Schlitze für ein Einfügen von Schwimmeinheiten umfasst. Vorzugsweise wird eine einzelne Warenschicht für die auf Gezeiten ansprechende Überlauf-Wand verwendet.
Als Alternative zur auf Gezeiten ansprechende Überlauf-Wand 60 kann ein Abschnitt der Sperre eine Sperre von partieller Tiefe (partial depth boom) sein. Dort, wo eine derartige Sperre von partieller Tiefe verwendet wird, weist die Ware vorzugsweise zwei Schichten wie vorstehend beschrieben auf.
Die erfindungsgemäße Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre ist insbesondere wirksam, da die biegsame Beschaffenheit des Vorhangs ermöglicht, dass sich der Vorhang an die Gestalt der Küstenlinie und des Bodens des Wasserkörpers (beispielsweise Meeresboden, Flussbett, etc.) anpasst. Dies bildet einen in ausreichender Weise dichten Verschluss, um eine Bewegung von Partikelstoffen oder mariner Lebensformen unter oder um den Vorhang zu steuern.
Noch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre wird in den 14–18 gezeigt. Es wird lediglich ein Segment der Sperre 110 gezeigt und aus Klarheitsgründen werden Detailelemente (beispielsweise Schleppseile, Befestigungsstreifen, etc.) nicht gezeigt. Für einen Fachmann ist jedoch klar, dass derartige Detailelemente ohne weiteres in die Sperre 110 eingegliedert werden können, wie vorstehend erläutert. Die Sperre 110 enthält eine oder mehrere Schwimmeinheiten 112 und einen Vorhang 114. Der Vorhang 114 kann aus einer einzelnen Bahn biegsamer Ware (beispielsweise geosyn thetischer Ware) oder aus mehreren Bahnen biegsamer Ware gebildet werden. Wie in 14 gezeigt, enthält Vorhang 114 zwei Bahnen geosynthetischer Ware.
Die erste Bahn weist auf, einen oberen ersten Ärmel 116 und einen unteren zweiten Ärmel 118, wobei sich ein Hauptbahnabschnitt 120 dazwischen erstreckt. Der erste Ärmel 116 wird erstellt, indem ein oberer erster Randabschnitt 122 der Bahn geosynthetischer Ware entlang einer Längsfaltlinie gefaltet wird und ein oberer Randabschnitt 122 zu einem bzw. in Richtung auf einen unteren zweiten Randabschnitt 124 davon an den Haupt-Bahnabschnitt 120 gesichert wird. Die Schwimmeinheit 112, die einen oder mehrere Auftriebsmaterialblöcke umfassen kann, kann dann wie bei der vorhergehenden Ausführungsform beschrieben, eingeführt werden. Der zweite Ärmel 118 wird gebildet, indem der untere Randabschnitt 124 der Bahn entlang einer Längsfaltlinie gefaltet wird und der untere Randabschnitt an den Haupt-Bahnabschnitt 120 gesichert wird. Der zweite Ärmel ist angepasst einen Ballast 130 aufzunehmen. Alternativ kann der zweite Ärmel 118 durch mehrere Durchführungen bzw. Hülsen bzw. Ösen (nicht gezeigt) oder dergleichen ersetzt werden, die verwendet werden, um den unteren Randabschnitt 124 des Vorhangs 114 mit dem Ballast und/oder mehreren Ankern zu verbinden.
Die zweite Bahn weist einen oberen ersten Randabschnitt 123 und einen unteren zweiten Randabschnitt 125 auf, die beide an der ersten Bahn gesichert sind. Der Vorhang wird ebenfalls mit mehreren Paneelen 156 bereitgestellt, die gebildet werden, indem die erste und zweite Warenbahn über beabstandete Intervalle gesichert werden.
Die Sperre 110 enthält ebenfalls ein Gas-(beispielsweise Luft-)Injektionssystem, das vorzugsweise teilweise an dem ersten Ärmel gesichert wird. Das Gasinjektionssystem umfasst eine Quelle für komprimiertes Gas (beispielsweise einen Luftkompressor) und eine Leitung 151 in Fluid-Kommunikation mit der Quelle für komprimiertes Gas. Jedes Paneel ist bereitgestellt, mit einer Injektionsvorrichtung 150 in Fluid-Kommunikation mit der Leitung 151 und einem Ventil 159 zum Regulieren bzw. Steuern des Flusses an komprimiertem Gas durch die Injektionsvorrichtung 150 und in das Paneel zwischen die erste und zweite Bahn geosynthetischer Ware. Die Ventile 159 können manuell betreibbar sein oder durch ein Steuersystem (nicht gezeigt) automatisch betrieben werden, wie vorstehend erläutert. Innerhalb jedes Paneels 156 kann die Injektionsvorrichtung 150 optional mit einem Diffusor 152 bereitgestellt werden, welcher ermöglicht, dass die Gasblasen im Wesentlichen gleichmäßig über die Breite des Paneels verteilt sind. Wie vorstehend detailliert beschrieben, wird das aufsteigende Gas den Vorhang 114 von verheddertem Material reinigen.
Die Sperre 110 ist insbesondere zur Verwendung als ein Ausschließungs-System im Zusammenhang mit einem Wasseraufnahmesystem angepasst. Bei derartigen Anwendungen, ist die Sperre mit der ersten Warenbahn angeordnet, die den suspendierten Partikelstoffen und/oder den marinen Lebensformen ausgesetzt ist. Zur Erleichterung des Wasserflusses durch den Vorhang 114 ist die erste Bahn geosynthetischer Ware (die dem Wasserstrom ausgesetzt ist) mit mehreren Perforationen 80 bereitgestellt, während suspendierte Partikelstoffe oder marine Lebensformen von einem Durchgang durch den Vorhang ausgeschlossen sind, wie in 17 gezeigt. Die Perforationen können eine Beabstandung und Größe gemäß bestimmter Anforderungen bei einer gegebenen Anwendung, beispielsweise der Größe auszuschließender Materialien und der für das Wasseraufnahmesystem erforderlichen Fließraten, aufweisen. Zur Verringerung der auf den Vorhang 114 aufgebrachten Beanspruchung ermöglicht die zweite Warenbahn einen größeren Wasserfluss. Die zweite Bahn ist mit mindestens einer Anordnung von Öffnungen 82 bereitgestellt, vorzugsweise mit mehreren vertikal beabstandeten, horizontalen Anordnungen von Öffnungen 82, die durch die Bahn ausgebildet sind. Die Öffnungen 82 in der zweiten Bahn sind im Wesentlichen größer als die Perforationen 80 der ersten Bahn, wodurch ein größerer Wasserfluss durch die zweite Bahn ermöglicht wird. Die zweite Bahn ist ebenfalls mit einer Ventilklappe 84 bereitgestellt, die an der Seite der zweiten Bahn, die der ersten Bahn zugewandt ist, gesichert und unter jeder Anordnung von Öffnungen angeordnet ist, um zu verhindern, dass das komprimierte Gas durch die Öffnungen 82 von jedem Paneel entkommt. Obwohl jede Anordnung von Öffnungen 82 mit einer einzelnen Ventilklappe 84 bereitgestellt ist, sollte klar sein, dass jede Öffnung selbst mit einer einzelnen Ventilklappe bereitgestellt sein könnte. Wie gezeigt, kann die Ventilklappe gebildet werden, indem die zweite Bahn gefaltet wird und die Klappe in Position gesichert wird, derart wie durch Warmverschweißen, Nähen bzw. Steppen oder dergleichen. Wenn Gas in jedem Paneel freigesetzt wird, so hebt das ansteigende Gas die Ventilklappe 84 zum Versperren der Öffnungen 82 und um zu ermöglichen, dass das Gas ein Ansteigen nach oben zu der Wasseroberfläche fortsetzt.
In 20, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung bildet, wird eine Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre 210 gezeigt, wobei das Tragsystem aus mehreren vertikalen Pfeilern 212 und horizontalen Tragelementen 213, die an benachbarten Pfeilern 212 gesichert sind und sich zwischen diesen erstrecken, gebildet ist. Mehrere vertikale Pfeiler 212, die teilweise die Schwimmeinheiten von anderen Ausführungsformen ersetzen, können entweder zeitweise oder permanent auf dem Boden des Wasserkörpers angebracht werden. Die Pfeiler 212 weisen eine herkömmliche Konstruktion auf, die geeignet ist, um Bedingungen zu tolerieren, die für die beabsichtige Anwendung erforderlich sind. Die horizontalen Tragelemente 213 können ein Draht bzw. Kabel bzw. Seil (wire), Balken bzw. Träger (beam), Katzengang bzw. Laufplanke bzw. Steg bzw. Übergangsbrücke (catwalk) oder ein anderer ähnlicher Träger sein. Alternativ können dann, wenn die Pfeiler 212 nahe genug beieinander sind, die horizontalen Tragelemente 213 vollständig eliminiert werden. Der bei dieser Ausführungsform verwendete Vorhang 214 kann aus einer ersten und zweiten Bahn geosynthetischer Ware gebildet sein, wie für Vorhang 114 beschrieben; die erste Warenbahn kann jedoch derart ausgebildet sein, dass ihr oberer Randabschnitt mehrere Durchführungen oder dergleichen (von dem Typ wie in 6 gezeigt) eher als einen ersten Ärmel aufweist. Derartige Durchführungen oder dergleichen ermöglichen, dass der Vorhang 214 von den horizontalen Tragelementen 213 und den Pfeilern 212 gehängt wird. Die Unterseite bzw. der Boden des Vorhangs 214 kann wie vorstehend beschrieben unter Verwendung von Ballast oder Ankern gesichert werden.
Die in 19 gezeigte Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre 310, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung bildet, umfasst eine oder mehrere Schwimmeinheiten 312 und einen Vorhang 314. Der Vorhang 314 ist aus einer einzelnen Bahn biegsamer Ware (beispielsweise geosynthetischer Ware) gebildet. Die Bahn weist einen oberen ersten Ärmel 316 und einen unteren zweiten Ärmel 318 auf, wobei sich ein Haupt-Bahnabschnitt 320 dazwischen erstreckt. Der erste Ärmel 316 wird erstellt, indem ein oberer erster Randabschnitt 322 der Bahn geosynthetischer Ware entlang einer Längsfaltlinie gefaltet wird und ein oberer Randabschnitt 322 zu einem bzw. in Richtung auf einen unteren zweiten Randabschnitt 324 davon an den Haupt-Bahnabschnitt 320 gesichert wird. Die Schwimmeinheit 312, die einen oder mehrere Auftriebsmaterialblöcke umfassen kann, kann dann wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben eingeführt werden. Der zweite Ärmel 318 wird gebildet, indem der untere Randabschnitt 324 der Bahn entlang einer Längsfaltlinie gefaltet wird und der untere Randabschnitt an den Haupt-Bahnabschnitt 320 gesichert wird. Der zweite Ärmel ist angepasst einen Ballast 330 aufzunehmen. Alternativ kann der zweite Ärmel 318 durch mehrere Durchführungen bzw. Hülsen bzw. Ösen (von dem in 6 gezeigten Typ) oder dergleichen ersetzt werden, die verwendet werden, um den unteren Randabschnitt 324 des Vorhangs 314 mit mehreren Ankern zu verbinden.
Bei Verwendung wird die Sperre 310 derart angeordnet, dass der Vorhang eine Neigung von mindestens etwa 10 Grad, vorzugsweise zwischen etwa 10–45 Grad, bevorzugter zwischen etwa 15–35 Grad, aufweist. Die Sperre ist ebenfalls mit einem Gas-Injektionssystem bereitge stellt, das eine Quelle für komprimiertes Gas (nicht gezeigt) und eine Leitung 351 umfasst, in Fluid-Kommunikation mit der Quelle, um dem Wasser komprimiertes Gas zuzuführen. Die Leitung ist mit der Bahn biegsamer Ware verbunden, derart dass die Leitung unter der geneigten Bahn angeordnet ist. Das Gasinjektionssystem, ähnlich den vorstehend Beschriebenen, kann einen Diffusor in Fluid-Kommunikation mit der Leitung zum gleichmäßigen Verteilen des komprimierten Gases entlang der Länge des Vorhangs enthalten. Während komprimiertes Gas aus der Leitung freigesetzt wird, steigt das Gas entlang der gesamten Breite und Höhe des Vorhangs 314, wobei bewirkt wird, dass verheddertes Material im Wesentlichen von der nach oben gewandten Seite des Vorhangs 314 in weitgehend der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben entfernt wird.
Die erfindungsgemäßen Einschließungs-/Ausschließungs-Sperren können aus einem Flachboot bzw. Kahn bzw. einer Schute (barge), einem Dock bzw. Quai mit einem kleinen Boot, oder einem anderen Oberflächen- oder Zugangspunkt nahe dem Wasser eingesetzt oder angebracht werden. Wenn die Sperre temporäre oder permanente Pfeiler als ihre Tragstruktur erfordert, kann nach einer Pfeiler-Anbringung der Vorhang von einem Flachboot, einem kleinen Boot oder von den horizontalen Tragelementen, falls verfügbar, eingesetzt oder angebracht werden. Die Erfindung weist einen unkomplizierten Entwurf auf und kann einfach durch Personen mit grundlegenden Kenntnissen an der Wasserfront ohne vorhergehendes Training über den Einsatz einer Einschließungs-Sperre eingesetzt werden.
In Abhängigkeit von den Umwelt-, Gezeiten-, Wellen- und Strömungsbedingungen, den vorausgesehenen Belastungserfordernissen und anderen Parametern kann die geeignete Ware, Schleppseil, Ballast und Schwimmeinheit ausgewählt werden, um die spezifischen Entwurfserfordernisse für ein gegebenes Überlaufereignis oder ein anderes Einschließungs-/Ausschließungs-Projekt zu erfüllen.
Andere relevante Parameter für die erfindungsgemäßen Einschließungs-/Ausschließungs-Sperren umfassen, sind jedoch nicht beschränkt auf, Wassertiefe, Größe von Partikelstoffen oder marinen Lebensformen, Zeitdauer während der die Sperre an einem Ort ist, Zusammensetzung von Partikelstoffen oder marinen Lebensformen, die eingeschlossen/ausgeschlossen werden sollen, andere Typen von Schadstoffen und die Verfügbarkeit von Arbeitskraft und Ausstattung.
Bei einer Verwendung wie beispielsweise in 9 und 10 gezeigt, die nicht Teil der vorliegenden Erfindung bilden, ist eine Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre um eine Aufnahme-Struktur 70 oder Strukturen von beispielsweise einem Kraftwerk 72 angeordnet. Bei An wendungen zum Steuern eines Eintritts von suspendierten Partikelstoffen oder marinen Lebensformen in eine Wasser-Aufnahme-Struktur kann jegliche Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Eine bevorzugte Sperre zur Verwendung in Ausschließungssystemen, die im Zusammenhang mit Wasser-Aufnahme-Strukturen stehen, ist die Sperre 110. Die Gesamtabmessung (vertikale Tiefe mit Längslänge multipliziert) der Sperre ist so entworfen, dass ein erforderliches Volumen an Wasser durch die Sperre durchgeht. Das Wasservolumen ist variabel und hängt von den Besonderheiten jeder Anwendung ab. Die Sperre 110 arbeitet um einen Eintritt von suspendierten Partikelstoffen oder der mariner Lebensformen in die Aufnahmestrukturen 70 des Werks 72 zu minimieren oder zu verhindern. Ein Gasinjektionssystem wird bereitgestellt, um Gas (beispielsweise Luft) zwischen die Warenbahnen von jedem Paneel 156 zu injizieren, um im Wesentlichen verheddertes Material von dem Vorhang 114 zu entfernen. Um den Vorhang zu reinigen, wird das Gas in jedes Paneel 156 über die Injektionsvorrichtung 150 und optional den Diffusor 152 injiziert, um das verhedderte Material von dem Vorhang 114 zu entfernen. Die Sperre 110 wird durch mehrere Anker 74 am Ort gehalten. Für den Fall, dass das Gasinjektionssystem aus irgendeinem Grund versagt, so ist die Sperre 110 mit einer Überlauf-Wand 60 und einem Überlauf-Wehr 62, wie vorstehend beschrieben und in 9 gezeigt, bereitgestellt. Alternativ kann eine Sperre mit partieller Tiefe verwendet werden. Diese beiden verhindern, dass die Sperre 110 bei einem vollständigem Verheddert sein bzw. bei einer vollständigen Verstopfung des Vorhangs 114 aus ihrem Verankerungssystem herausgerissen wird. Obgleich gezeigt, können derartige Überlauf-Wände nicht erforderlich sein.
Ein anderer Aspekt ist die Verwendung einer Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre zur Bereitstellung eines Einschließungsbereichs zum Aufziehen bestimmter Formen aquatischen Lebens (das heißt eine Fischfarm). Traditionelle Verfahren für Fischfarmen umfassen Brutstätten und Fisch-Einzäunungen (entweder befestigt oder schwimmend), die alle auf unmittelbar angrenzende Gewässer für ihre Unterstützungsumgebung angewiesen sind. Aus mehreren Gründen können derartige Unterstützungsumgebungen Schadstoffe, Bakterien, Algen, schädliche Organismen und andere schädliche Kontaminanten, derart wie unter Anderem Schlamm und organische Partikelstoffmaterie enthalten. Da Aquakultur-Anlagen typischerweise stationär sind, ist das Verfahren zum Ausschließen dieser potentiell schädlichen Partikelstoffe oder mariner Lebensformen aus gesundheitlichen und ökonomischen Gründen wichtig geworden.
Wie in 21 gezeigt, ist der Einschließungs-/Ausschließungs-Bereich entlang einer Küste angeordnet; auch ein Einschließungs-/Ausschließungs-Bereich im freien bzw. offenen Wasser (open water) kann einfach gebildet werden. Die Sperre 110 umfasst eine oder mehrere Schwimmeinheiten 112, die den Vorhang 114 in dem Wasser aufhängen, und die Sperre ist an einer Stelle durch Anker 74 verankert. In Abhängigkeit von der Umgebung in der die Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre angeordnet wird, kann der Vorhang eine Bahn biegsamer Ware oder mehrere Bahnen biegsamen Materials enthalten. Die Filterungsfähigkeit des Vorhangs kann an die bestimmten Bedürfnisse des Fisches, der aufgezogen wird, und die ausgeschlossenen Partikelstoffe und marinen Lebensformen angepasst werden. Beispielsweise sollte eine Ware, die Materie in dem Bereich von 30 bis 100 Micron ausschließen kann, für die meisten Anwendungen ausreichend sein. Die meisten schädlichen Bakterien, von denen angenommen wird, dass sie auf Partikelstoff-Materie mitgeführt werden, werden aus dem Einschließungs-Bereich ausgeschlossen sein.
BEISPIELE
Die folgenden Beispiele werden bereitgestellt, um die erfindungsgemäßen Ausführungsformen zu erläutern, wobei jedoch nicht beabsichtigt wird den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung einzuschränken.
Beispiel 1 – Waren-Permittivität
Der Zweck dieses Beispiel war es (1) die hydraulischen Entwurfskriterien für Gunderboom Waren zu bestimmen, einschließlich einer Waren-Permittivität und einer Verstopfungsrate (wie durch eine mit der Zeit abnehmende Waren-Permittivität erfasst) unter Bedingungen, die T simulieren, und (2) ein innovatives neues Verfahren zum Reinigen der Sperre mit Pressluft zu bewerten. Diese Fliess-Versuche im großen Maßstab wurde im PND Forschungspark in Anchorage, Alaska, durchgeführt.
Versuchsvorgehensweise
Proben der Ware wurden an Flanschen innerhalb eines Versuchstanks mit einem Durchmesser von 2,13 m (7 Fuß) auf 4,57 m (15 Fuß) Höhe gesichert und der Tank wurde mit Leitungswasser bis zu einer Tiefe von etwa 3,05 m (10 Fuß) gefüllt. Die getesteten Waren umfassten (1) zwei Schichten eines 244 g (8,6-oz.) nicht-gewebten Geotextils, (2) eine Schicht eines gewebten Monofilament-Geotextils mit einer Schicht von 244 g (8,6-oz.) Nicht-Gewebtem, (3) zwei Schichten 136 g (4,8-oz.) nicht-gewebten Geotextils und (4) eine Schicht eines gewebten Monofilament-Geotextils mit einer Schicht von 136 g (4,8-oz.) Nicht-Gewebtem. Eine 9,46·10^–2 m³/s (1500-gpm) Leistungspumpe (Gorman Rupp, Modell CE6A60-F4L-A) wurde verwendet um einen Fluss durch den Tank zirkulieren zu lassen und eine Ultraschall-Flusserfassungsvor richtung (Panametrics Ultrasonic Flowmeter, Model 6068) wurde zum Erfassen des Flusses verwendet. Wasserstandserfassungen wurden an jeder Seite des Tanks (auf jeder Seite der Probe der Ware) zu dem Nahesten bzw. auf-/ab-gerundet auf 1,52 mm (0,005 Fuß) durchgeführt.
Durchführen von Versuchen zur Waren-Permittivität
Zu Beginn jeden Versuchs wurden Höhenunterschiede bzw. Head-Unterschiede bzw. Head-Differentiale (head differentials) quer durch die bzw. hinsichtlich der Ware über einen Bereich von Fließraten erfasst, um eine anfängliche Waren-Permittivität zu bestimmen. Nachdem die anfängliche Waren-Permittivität bestimmt worden war, wurde die Pumpe ausgeschaltet und Schlamm wird auf der Pumpen-Einlassseite des Tanks zugegeben, um die Gesamtkonzentration an suspendierten Feststoffen ("TSS", total suspended solids) auf über 50 mg/L zu bringen (äquivalent zu "parts per million" oder "ppm"). Eine TSS-Konzentration von 50 mg/L wurde verwendet, da dies ungefähr die Konzentration ist, die im Hudson River bei der ORU Lovett Anlage vorgefunden wird. Der Schlamm für die Experimente wurde aus dem Anchorage Watt, nahe bei Ship Creek, gewonnen und vor Verwendung auf seinen Feuchtigkeitsgehalt getestet. Nach hälftiger Zugabe des Schlamms in den Tank wurde eine Secchi-Scheibe verwendet, um die Sichtweite durch Wasser mit 50 mg/L zu erfassen, für eine Verwendung zur Einstellung von TSS-Wasserkonzentrationen später während des Experiments. Es wurde aufgefunden, dass eine Secchi-Scheiben-Sichtweitentiefe von 0,43 m (1,4 Fuß) einer Konzentration von 50 mg/L entsprach. Nach Bestimmung dieser Tiefe wurde die Pumpe angeschaltet und das schlammige Wasser wurde durch die Pumpe, in die Pumpen-Auslassseite des Tanks und dann durch die Probe der Ware zirkuliert. Zusätzlicher Schlamm wurde periodisch in den Tank zugegeben, um die TSS-Konzentration bei etwa 50 mg/L zu halten. Der Schlamm wurde stets an der Pumpen-Einlassseite des Tanks zugegeben, so dass er durch die Pumpe zirkuliert und innig in dem Tank vermischt wird, bevor er durch die Probe der Ware fließt.
Mit 50 mg/L Schlamm-beladendes Wasser wurde durch die Ware bei einer konstanten Rate von 6,31·10^–4–7,57·10^–4 m³/s (10–12 Gallons pro Minute) pro Quadrat-Fuß an Ware (gpm/ft²) filtriert. Diese Rate basierte auf der Entwurfs-Fließrate für den Lovett-Anlagen-Aufbau von 7,64·10^–3 m/s (11,25 gpm/ft² (gleich 17,03 m³/s (270,000 gpm) pro 2,23·10³ m² (24,000 ft²) an Gunderboom). Das schlammige Wasser wurde für einige Stunden in jedem Experiment gehalten, Höhenunterschiede quer durch die bzw. über die bzw. hinsichtlich der Ware wurden in regelmäßigen Intervallen erfasst, um eine Waren-Permittivität als eine Funktion der Zeit, filtriertes Volumen und Waren-Schlamm-Konzentration zu bestimmen.
Reinigung der Ware
Nachdem der Höhenunterschied, der notwendig ist, um die Entwurfs-Fließrate durch die Probe der Ware aufrecht zu erhalten, 50,8 mm (2 Inch) überschritt, wurde die Permittivitäts-Versuchsdurchführung angehalten und Versuche zum Bewerten der Verwendung von Pressluft zum Reinigen des Filters wurden durchgeführt. In dieser Phase des Versuchs wurde Pressluft in den Raum zwischen den zwei Schichten an Ware eingeblasen. Die Luft wurde entlang eines Metallrohrs zu dem Boden bzw. der Unterseite der Ware geblasen und in aufeinander folgenden Versuchen wurde (1) eine Entladung in direkter Weise von dem Ende des Zufuhrrohrs, (2) eine Entladung durch einen T-Stück-Diffusor, und (3) eine Entladung durch ein C-Stück (wye) am Ende des Zufuhrrohrs ermöglicht.
Ergebnisse und Diskussion
Waren-Permittivitätsdaten sind nachstehend in Tabelle 1 und in 11–12 dargestellt. Ergebnisse von Waren-Verstopfungs- und Reinigungs-Versuchen werden in den 13A–D gezeigt.
Tabelle 1
Diese Durchführung von Versuchen zeigte, dass ein Reinigen des Sperrenvorhangs durch ein Sprühen von Luft zu einem erhöhten Fluss durch den Sperrenvorhang führte, was anzeigte, dass verheddertes Material von den Sperrenvorhang durch das Luft-Einblasen bzw. -Sprühen entfernt wurde.
Beispiel 2 – Analyse von Vorhangsentwürfen hinsichtlich einer Wasser-Fluss-Permittivität
Materialien & Verfahren

Drei Typen von Vorhangsmaterialien wurden hinsichtlich ihrer Permittivität für reines Wasser und schlammiges Wasser getestet. Die drei Test-Vorhangsmaterialien wurden mit einem Vorhangsmaterial verglichen, von dem zuvor bestimmt worden war, dass es unzulänglich ist. Die Vorhangsmaterialien wurden auf einem Rahmen angebracht, der ermöglichte, dass die Vorhangsmaterialien in einem Glasfaser-Tankraum angeordnet werden, um den Wasserfluss (das heißt die Permittivität) durch die Vorhangsmaterialien zu erfassen. Eine Pumpe führte bei variablen Raten, in Gallons pro Minute, Wasser in den Tankraum zu. Die Öffnungsgröße (das heißt durch den Rahmen, der die Vorhangsmaterialien trägt) betrug 9,29·10^–1 m² (10 Quadrat-Fuß (ft²)). Die drei Typen an Vorhangsmaterial waren wie folgt:

Referenz-Vorhang 1:	Einzelne Bahn nicht-gewebter Ware.
Referenz-Vorhang 2:	Doppelte Bahn nicht-gewebter Ware.
Test-Vorhang 1:	Doppelte Waren-Bahn, nicht-gewebte Amoco 4557 Ware.
Test-Vorhang 2:	Doppelte Waren-Bahn, nicht-gewebte Amoco 4557 Ware, mit stromabwärts gelegener Bahn, die Öffnungen und Klappenventile bzw. Fallenventile (trap valves) enthält (eine Beispielskonstruktion ist in Figur 18 gezeigt).
Test-Vorhang 3:	Doppelte Waren-Bahn, nicht-gewebte Amoco 4557 Ware, mit stromaufwärts gelegener Bahn mit gleichförmig am Zentrum 0,64 mm bzw. 6,4 mm (1/4 Inch) beabstandeten 0,75 mm – Perforationen (eine Beispielskonstruktion ist in Figur 17 gezeigt), und wobei die stromabwärts gelegene Bahn Öffnungen und Klappenventile enthält (eine Beispielskonstruktion ist in Figur 18 gezeigt).

Grundlinien-Permittivitätserfassungen
Referenz-Vorhänge wurden in dem Rahmen angeordnet und in dem Tankraum angebracht, um Permittivitätsdaten unter Verwendung von reinem Wasser, das in den Tankraum bei verschiedenen Fliess-Raten (in m³/s (Gallons pro Minute)) gepumpt wurde, zu erhalten. Erfassungen für jeden Vorhang stellen den Höhenunterschied dar, bei dem es sich um die Differenz zwischen der Höhe der Wassersäule auf der Einlassseite des Vorhangsmaterials im Vergleich zu der Auslassseite des Vorhangsmaterials handelt. Je größer der Höhenunterschied ist, desto geringer ist die Permittivität. Höhenunterschiede von weniger als einem Inch werden für die meisten Anwendungen als geeignet angesehen. Die Ergebnisse der Grundlinien-Analyse werden in Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Die Ergebnisse dieses Versuchs zeigen die Grundlinien-Ergebnisse für Vorhangsmaterialien, von denen zuvor angenommen war, dass sie ungeeignet sind. Diese wurden in den späteren Experimenten verwendet, um das Genügen der Test-Vorhänge zu kontrastieren.
Durchführung von Permittivitätsversuchen unter Verwendung von sauberem Wasser
Die Test-Vorhänge wurden einzeln in dem Rahmen angeordnet und in dem Tankraum angebracht, um Permittivitätsdaten unter Verwendung von sauberem Wasser, das in den Tankraum bei verschiedenen Fliess-Raten (in m³/s (Gallons pro Minute)) gepumpt wurde, zu erhalten. Wie zuvor stellen die Erfassungen für jeden Vorhang den Höhenunterschied dar. Die Ergebnisse dieser Analyse, verglichen mit Referenz-Vorhang 2, werden in Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 3
Die Veränderungen hinsichtlich des Höhenunterschieds zwischen dem Referenz-Vorhang 2 und dem Test-Vorhang 1 waren insignifikant. Diese Vorhänge wiesen nahezu identische Permittivitäten auf. Im Gegensatz hierzu, zeigte die Veränderung hinsichtlich des Höhenunterschieds zwischen dem Referenz-Vorhang 2 und dem Test-Vorhang 2 insgesamt eine geringe Verbesserung über den Bereich der Fließraten, obwohl die zwei Vorhänge bei der 9,46·10^–4 m³/s (15 gpm) Fließrate ununterscheidbar waren. Der Test-Vorhang 3 zeigte in konsistenter Weise starke Verbesserungen hinsichtlich des Höhenunterschieds über den ganzen Bereich der Fließraten. Folglich zeigte der Test-Vorhang 2, verglichen mit Referenz-Vorhang 3, schwache Verbesserungen gegenüber Referenz-Vorhang 2 und der Test-Vorhang 3 zeigte signifikante Verbesserungen gegenüber Referenz-Vorhang 2 hinsichtlich Permittivität von sauberem Wasser.
Durchführung von Permittivitäts-Versuchen unter Verwendung von Schlamm-beladenem Wasser
Der Test-Vorhang 2 und der Test-Vorhang 3 wurden einzeln in dem Tankraum angeordnet und Schlamm-beladenes Wasser wurde durch den Tankraum bei verschiedenen Fliess-Raten (in m³/s (Gallons pro Minute)) gepumpt, um die Permittivität unter widrigen Bedingungen zu bestimmen. Nach bemerkbarer Verhedderung bzw. Verstopfung des Vorhangsmaterials wurde eine Säuberung mit Luft durchgeführt, um verheddertes Material (beispielsweise Schlamm) von dem Vorhang zu entfernen. Die Ergebnisse dieser Analyse werden in Tabelle 4 beziehungsweise Tabelle 5 gezeigt.
Tabelle 4
Bei 3,16·10^–4 m³/s (5 gpm) verstopfte die Einlass-Ware des Vorhangs langsam, sprach jedoch gut nach der Säuberung mit Luft an. Bei 6,31·10^–4 m³/s (10 gpm) erfolgte die Verstopfung schneller und die Säuberung mit Luft führte zu einer akzeptablen, jedoch nicht nahezu gleich guten Permittivität. Bei 9,46·10^–4 m³/s (15 gpm) waren alle Ablesungen nicht akzeptabel, wobei ein Verstopfen sehr schnell erfolgte und keine geeignete Erholung nach der Säuberung mit Luft folgte.
Tabelle 5
Die Ergebnisse, die unter Verwendung von Test-Vorhang 3 erhalten wurden, lassen darauf schließen, dass die Verwendung perforierter Ware auf der Einlassseite des Vorhangs einen Vorhang bereitstellen kann, der bei Fliessraten bis zu etwa 6,31·10^–4 m³/s (10 gpm) nicht verstopfen wird oder so langsam verstopfen wird, dass eine Säuberung mit Luft periodisch über den Tag durchgeführt werden kann. Diese Permittivitäts-Eigenschaften von Test-Vorhang 3 in schlammigem Wasser lassen darauf schließen, dass dieser Vorhang für Sperren nützlich wäre, die für Langzeit-Installationen bei Anwendungen mit schwachen bis gemäßigten Fliessratenanforderungen vorgesehen sind. Ähnlich den Anderen begann auch der Test-Vorhang 3 bei 9,46·10^–4 m³/s (15 gpm) zu verstopfen, wenn auch bei einer viel langsameren Rate.
Obgleich die Erfindung aus Erläuterungszwecken detailliert beschrieben wurde, so ist klar, dass derartige Details lediglich zu diesem Zweck dienen und Veränderungen können daran durch Fachleute vorgenommen werden ohne von dem Wesen und dem Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, der durch die nachstehenden Ansprüche definiert ist.

Claims

Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre (10), welche umfasst: ein Tragsystem (12), das für eine Anordnung in einem Wasserkörper ausgelegt ist, gekennzeichnet durch einen Vorhang (14), der umfasst, mindestens zwei Bahnen einer biegsamen Ware, der eine Bewegung von Wasser dortdurch ermöglicht und den Durchgang von suspendierten Partikelstoffen oder einer marinen Lebensform dortdurch steuert, wobei der Vorhang mit dem Tragsystem verbunden ist; und ein Gasinjektionssystem (50, 52), welches umfasst, mindestens einen Auslass, der zwischen den mindestens zwei Bahnen des Vorhangs angeordnet ist, wobei durch das Gasinjektionssystem in das Wasser injiziertes Gas im Wesentlichen faulendes bzw. verheddertes Material von dem Vorhang entfernen kann.
Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre nach Anspruch 1, worin das Tragsystem mindestens eine Schwimmeinheit umfasst.
Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre nach Anspruch 2, worin die mindestens zwei Bahnen biegsamer Ware umfassen, eine erste und zweite Bahn aus der biegsamen Ware, wobei die erste Bahn aufweist, einen oberen Rand, einen unteren Rand und einen Hauptbahnabschnitt dazwischen, wobei der obere Rand entlang einer Längsfaltlinie gefaltet ist und an dem Hauptbahnabschnitt gesichert ist, um einen ersten Ärmel zu bilden, wobei der erste Ärmel die mindestens eine Schwimmeinheit aufnimmt.
Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre nach Anspruch 3, welche weiter umfasst: einen Anker, der mit dem unteren Rand der ersten Bahn verbunden ist.
Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre nach Anspruch 3, worin der untere Rand der ersten Bahn entlang einer Längsfaltlinie gefaltet ist und an dem Hauptbahnabschnitt gesichert ist, um einen zweiten Ärmel zu bilden, wobei die Einschließungs-/ Ausschließungs-Sperre weiter umfasst: einen in dem zweiten Ärmel angeordneten Ballast.
Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre nach Anspruch 3, worin die zweite Bahn aus der biegsamen Ware einen oberen Rand umfasst, der an der ersten Bahn gesichert ist, und einen unteren Rand, der an der ersten Bahn gesichert ist.
Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre nach Anspruch 1, worin das Tragsystem mehrere vertikale Pfeiler umfasst.
Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre nach Anspruch 7, worin das Tragsystem weiter mindestens ein horizontales Tragelement umfasst, wobei jedes der mindestens ein horizontalen Tragelemente an zwei benachbarte vertikale Pfeiler gesichert ist und sich dazwischen erstreckt.
Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre nach Anspruch 8, worin der Vorhang eine erste und zweite Bahn aus der biegsamen Ware umfasst, wobei die erste Bahn, einen oberen Rand und einen unteren Rand aufweist, wobei der obere Rand mit dem mindestens einen horizontalen Tragelement verbunden ist.
Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre nach Anspruch 9, worin der untere Rand der ersten Bahn entlang einer Längsfaltlinie gefaltet ist und an dem Hauptbahnabschnitt gesichert ist, um einen Ärmel zu bilden, wobei die Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre weiter umfasst: einen in dem Ärmel angeordneten Ballast.
Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre nach Anspruch 9, worin die zweite Bahn der biegsamen Ware einen oberen Rand aufweist, der an der ersten Bahn gesichert ist, und einen unteren Rand, der an der ersten Bahn gesichert ist.
Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre nach Anspruch 1, worin die mindestens zwei Bahnen umfassen: eine erste Bahn aus der biegsamen Ware, die mehrere Perforationen dortdurch aufweist; und eine zweite Bahn aus der biegsamen Ware, die an der ersten Bahn gesichert ist.
Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre nach Anspruch 12, worin die zweite Bahn enthält, mindestens eine Anordnung von Öffnungen, die dortdurch gebildet sind, und eine Ventilklappe, die an der zweiten Bahn unter jeweils der mindestens einen Anordnung von Öffnungen gesichert ist.
Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre nach Anspruch 1, worin das Gas Luft ist.
Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre nach Anspruch 1, worin das Gasinjektionssystem einen Kompressor und eine Leitung in Fluid-Kommunikation mit dem Kompressor umfasst, wobei die Leitung den mindestens einen Auslass aufweist.
Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre nach Anspruch 15, worin das Gasinjektionssystem weiter manuell betreibbare Ventile umfasst.
Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre nach Anspruch 15, worin das Gasinjektionssystem weiter automatisch betreibbare Ventile umfasst.
Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre nach Anspruch 15, worin das Gasinjektionssystem weiter einen Diffusor umfasst, der an dem mindestens einen Auslass der Leitung angebracht ist.
Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre nach Anspruch 1, worin die biegsame Ware eine geosynthetische Ware bzw. Geokunststoffware ist.
Verfahren zum Reinigen von faulendem bzw. verheddertem Material aus einem Sperrenvorhang, wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer Einschließungs-/Ausschließungs-Sperre, welche umfasst, einen Vorhang, der in einem Wasserkörper hängend ist, wobei der Vorhang mindestens zwei Bahnen einer biegsamen Ware umfasst, welche den Durchgang von suspendierten Partikelstoffen oder einer marinen Lebensform durch den Vorhang steuern; und Injizieren eines Gases in das Wasser, zwischen die mindestens zwei Bahnen des Vorhangs, in einer Weise, die wirksam ist, um faulendes bzw. verheddertes Material im Wesentlichen aus dem Vorhang zu entfernen.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Gas Luft ist.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Injizieren in periodischer Weise ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Injizieren eines Gases in Wasser umfasst, Injizieren des Gases in einer Tiefe, die ausreichend ist, um dem Volumen des Gases ein Expandieren zu ermöglichen, wenn das Gas zu der Wasseroberfläche aufsteigt.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die suspendierten Partikelstoffe ausgewählt sind aus einer Gruppe, bestehend aus organischer und anorganischer Materie.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei die marine Lebensform ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus Säugetieren, Amphibien, Reptilien, Fischen, Mollusken, Krustentieren und aquatischem Pflanzenleben.