可固定装置及固定其的方法与流程

背景技术：

1、由材料及沉积物的水力冲刷引起的侵蚀对硬结构(诸如桥梁、水下支撑件、管线、缆索)以及生态区(诸如沼泽、湿地和/或沼泽区)、三角洲、海滩、海岸、屏障岛、河流环境、海岸社区及低洼城市具有显著影响。

2、此外，愈来愈强大的风暴潮正在剥夺和/或侵蚀海岸线，从而对取决于其海滩经济的海岸社区的生活质量及经济活动造成影响。归因于海岸及沙丘损失，脆弱的社区经历更频繁的洪水灾害及海水渗透。

3、增加的风暴潮泛滥已导致更大基础设施损坏及生命损失。

4、此外，有价值的湿地栖息地正在因索草、沼泽禾草及其他植物物种的边缘侵蚀而退化，归因于商业及休闲两者的渔业的崩溃而导致栖息地丧失及经济损失。

5、通常，刚性结构用于防止和/或减少冲刷量，但该刚性结构具有许多缺点，包括其总体上无效、倾向于具有促进或重定向其他地方冲刷的意外后果、对生态系统的破坏(包含阻碍物种移动)，以及其重量使运输及安装/移除变得困难。该传统“硬”海滩侵蚀控制(诸如码头、丁坝、海堤、防波堤等)是无效的且已淡出人们视线。

6、沙子换填(被业界称为“海滩养护”)是当前对海滩沙子流失的一回应，但该策略具有许多负面缺点，包含养护是(a)昂贵的；(b)在海滩在重新补沙期间不可供公众使用时，引起海滩关闭且其伴随经济损失；(c)适当质量换填沙子愈来愈难获得；(d)换填沙粒具有与现有的自然形成的沙子不同的大小、形状、组合物或色彩，从而导致负面生态后果；(e)添加的沙子不如自然形成的沙子稳定且因此其加速侵蚀，从而导致不断需要重新补沙；及(f)海滩养护离岸沙子采挖破坏采挖位置处的海洋生物，并在部署沙子的地点及时间破坏海岸生物。这负面且大幅度地改变海滩生态、礁石及离岸栖息地以及商业和休闲捕鱼。

7、所期望的是克服该缺点且更容易以最少工具及成本进行运输、安装、重新定位和/或移除的一装置。本发明之实施例提供解决以上需求之装置及方法。

8、此外，所期望的是防止风暴潮渗透至低洼城市、社区及脆弱地区中(这需要被抑制以限制对基础设施的损坏并防止生命损失)。本发明的装置可用于吸收及破坏波浪能量，充当对渗透波浪的一限制力。本发明的装置可以多种方式安装(包含扭矩驱动至沉积物层中、用螺栓连接至硬基底中、螺合至板中、焊接、插入至套筒中、附接至临时结构等)以产生对风暴潮及海浪渗透的一灵活限制屏障。

9、此外，所期望的是用以减轻湿地及海岸线的边缘侵蚀的装置及方法。

10、此外，所期望的是用以在薄层放置种植项目期间保护脆弱的幼苗种植的装置及方法。本发明的装置及方法可包含各种拖缆和/或捕食者诱饵以阻止放牧新的幼苗种植。

11、此外，所期望的是用以在海滩养护期间保护已添加至海岸线的沉积物，直至其可透过自然过程的压实而实质上稳定化的装置及方法。

12、此外，所期望的是用以积聚及保持沉积物并藉由以一较高或预定水流速的一位置变化来释放沉积物以增加和/或影响沉积物导流项目的沉积物负荷的装置和方法。

13、此外，所期望的是用以在一经判定区域中积聚及保持沉积物并藉由以一更高或更快的水流速的一位置变化来释放沉积物以容许待冲走的沉积物通过意欲保持无沉积物的一区域的装置和方法。

14、此外，所期望的是用以防止沉积物冲刷和/或在海床、河流、湖泊或海底积聚沉积物的方法及装置。

15、此外，所期望的是能够影响水力定向流动(诸如藉由引发不等的水流压力)的装置及方法。装置及方法可引起不等的水流压力，藉此引起水流流向较小压力或阻力的区域，从而产生水柱的混合。

16、此外，所期望的是用以视需要捕获、保持及积聚风积沙或沉积物以促进沙丘或土丘的形成的装置及方法。该方法及装置可具有不同高度，且可形成具有不同形状及大小的实质上圆形土丘状结构，且被单独或以阵列部署以产生所要长度和/或轮廓及形态。

17、此外，所期望的是用以保护不稳定的沙子(新施加或其他方式)免受风蚀的装置及方法。

18、此外，所期望的是能够积聚风积沙以形成沙丘的装置。一旦沉积物已积聚，便可藉由解除扭矩重新定位和/或向上或向侧面调整该装置，这继而容许额外积累新的沉积物，从而导致对沙丘的高度及形状进行微妙控制。

19、此外，所期望的是用以捕获、保持及积聚流入盆地的水载沉积物以用于湿地、扇形沼泽或陆地创造的目的的装置及方法。

20、此外，所期望的是可作为一吸收性防波堤场以少量或大量部署以依类似于一“人工湿地”的一方式起作用以藉由水动力能量吸收来减少风暴潮的装置。

21、此外，所期望的是一种易于部署及可重新部署的装置，其创造可用作为游动及静止物种提供育儿栖息地、捕食者避难所等的人工礁石状栖息地的壁龛、小屋或袋状件。

22、此外，所期望的是能够藉由捕获来自流入大型水体的小溪、溪流及河流的沉积物径流来降低该较大水体中的浊度的一装置。归因于进入海洋、大海、声音等的水载沉积物增加而增加的浊度对动植物群有负面影响。

23、此外，所期望的是相对容易安装及移除的装置，其可用作供野生牡蛎具足面盘幼虫附着的一有吸引力的培养基及栖息地。该装置可被驱动至野生牡蛎自由游动幼虫所处且相对丰富的水域中的河口及海洋沉积物中。一旦牡蛎幼虫附着至该牡蛎幼虫聚集/栖息装置上，该装置可保持于适当位置，直至牡蛎卵在突部上良好地建立，且接着整个装置被移除并重新定位至可将其重新驱动至环境中的另一地方。该第二位置可在其中需要牡蛎存在和/或牡蛎礁石以进行商业牡蛎生产、水过滤、清洁、浊度降低、污染修复、创造以牡蛎为基础的生态系统、在所收集的牡蛎产卵时播种新的野生牡蛎群体，和/或波浪及浪涌缓解目的的一区域中。

24、此外，所期望的是包含可相对容易及牢固地附接至一松散沉积物形态悬崖壁以保持自然形成的沉积物或手动填充有沉积物和/或植物生长培养基的小屋、壁龛和/或袋状件的装置。该装置的结构可提供结构稳定化，以容许在该沉积物培养基上的营养生长，继而植物群将根系送至现有悬崖壁，用于以减轻和/或防止侵蚀、山崩和/或滑坡的一方式锁定和/或结合现有沉积物基质。在植被稳定化之后，可移除装置并重用以固定另一区域。或者，该装置可由生物塑胶、可生物降解塑胶、菌丝体塑胶或任何其他可降解材料制成，以允许框架结构分解，同时可在新位置处重用线圈。可将多个装置驱动至悬崖峭壁，以形成一小屋格子。完成的设施将经浆液喷草。发芽的植物群将根系送至松散的沉积物中，以与基质结合。

25、此外，所期望的是可相对容易安装、移除和/或重新定位的相对轻量且便携的防波堤装置。传统防波堤是经设计以耐受波浪力同时影响波浪轨迹的固定的岩石、石头、混凝土或类似重型材料。所公开装置可为实质上中空的且可由含有孔的任何合适材料组成，且因此内部腔可至少部分填充水。该装置可包含容许至少一个螺旋锥装置穿过该装置的至少一个垂直隧道孔。线圈顶部上的一凸缘可大于隧道孔直径，从而维持螺旋锥装置及防波堤装置的组态。一可加扭矩头部可附接至该凸缘，以容许线圈被加扭矩并被驱动至水体的床中以进行安装，使得防波堤装置可随时间保持实质上固定。

26、此外，所期望的是具有一个或多个水平轴件的一装置，该装置可在另一轴件上垂直移动，使得在水高度改变时，该一个或多个水平轴件可保持于安装装置的一水面上。该一个或多个水平轴件可减少安装装置的水的波浪能量和/或水流能量。

27、此外，所期望的是替换突部，其可自一轴件移除，且当一第一替换突部或一最初安装的突部磨损和/或破损和/或归因于与环境的互动而未按预期运作时可用其他替换突部替换。

28、该替换突部可由实质上可挠性的任何合适材料(诸如一编织材料)形成。

29、此外，所期望的是含有和/或涂布有生物群引诱剂材料(诸如含钙材料、含碳酸盐材料或含碳酸钙材料)的浮动平台。该浮动平台可锚定至一水体的床，且若包含两个或更多个浮动平台，则其可彼此连接。浮动平台可为有浮力的，使得其浮动于水柱内，以在波浪能量穿过水柱时影响波浪能量。该浮动礁石可为贝类(诸如贻贝及牡蛎)提供平台，这继而为鱼类及其他物种提供生计农业或食物，从而重新建立自然物种平衡。

30、此外，所期望的是包含可透过来自使装置的一部分移动的风和/或水的动能影响产生电力的一电流产生机构(诸如摩擦电装置(tengs))的一装置。

31、此外，所期望的是附接至桥梁地基、河流或海洋结构基脚、涡轮机及钻井平台等以减轻水动力冲刷的装置。该装置将藉由挠曲、产生摩擦、产生混乱水流及破坏水流来吸收水动力能量。

32、此外，所期望的是可由一船舶或驳船部署以防止导致海床下面的管线及缆索出土的水动力冲刷的装置。吸收性突部用于积聚沉积物及减轻侵蚀。由船舶或驳船部署的具有尖底及稳定化凸缘的该装置沉入海底且被动地嵌入以减轻冲刷出土并防止该导管破裂。

技术实现思路

1、本发明针对一种装置，其包括：一螺旋锥；一实质上可挠性或非可挠性的轴件，其在该轴件的一第一端处可操作地附接至该螺旋锥；及一个或多个可挠性或非可挠性的突部，其自该轴件延伸于该轴件的该第一端与该轴件的一第二端之间。

2、本文中所公开的方法及装置可针对许多不同用途及结果来实施及操作。在此章节中，论述一些可能影响的一论述。

3、水动力水流的修改及控制：

4、本发明的装置可产生水力调变。

5、1.本发明的装置可安装至沙子、泥浆、土壤、河床、河岸、海滩、海岸线、海底或其他地面基底中或之上。

6、ⅰ.本发明的装置可藉由施加扭矩(诸如至一顶部螺栓帽)而驱动至基底中，此将扭矩通过装置的轴件传输至具有一尖底尖端的一线圈。装置的扭转引起线圈以一螺旋锥方式进入基底，这可固定装置。

7、ⅱ.本发明的装置也可藉由至桩、柱、底座、基脚、地基、岩层、防波堤、混凝土路堤或其他类型的结构支撑件(其自身藉由其他典型方式固定到预期基底)的各种类型的机械附接而安装至基底。

8、ⅲ.本发明的装置可附接至一加重底座，部署于水面处，且沉入河床或湖床、海床或海底，并藉由该加重底座及稳定化凸缘而保持于适当位置

9、1.在一些实施例中，可挠性动态部件附接至一加重且尖角的底座。这可藉由从一船舶或驳船落入至水中而部署至一所要区域上。

10、2.加重的尖角总成将沉入水床或海底，自行锚定并相应地起作用。

11、3.尖角形状容许穿透至沉积物中，而凸缘用于稳定化总成。

12、4.一旦经部署，该装置将起作用以防止冲刷经锚定结构支撑件(包含钻井平台及风力涡轮机塔架)。又藉由积聚及藉由减少沉积物被侵蚀两者来防止埋藏式基础设施、管道或缆索的出土。

13、2.本发明的装置起作用以影响及调变水流且可引起水头损失、能量吸收、中断、偏转、减速、阻碍、阻塞、波浪减少、紊流、混乱水流动力学、水流调变和/或摩擦损失。

14、3.本发明的装置可以足够多的数目部署以建立阵列或分组，其中一个别装置的效应是由整个群组放大、倍增和/或协同增加。

15、4.本发明的装置可以一人工湿地的一方式起作用，以吸收波浪及风暴潮能量。

16、水波、风暴潮、潮汐力及水流的修改及控制：

17、1.携载沉积物的水流的减慢或中断导致沉积物从悬浮液掉落。沉积物从水悬浮液掉落导致淤积物堆积及沉积物层的积聚。

18、ⅰ.本发明的装置可积聚沉积物以增加沼泽或海岸栖息地的标高。

19、ⅱ.本发明的装置可积聚沉积物以捕获海滩海岸线处的沙子。

20、ⅲ.本发明的装置可积聚沉积物并防止水下埋藏式管线及缆索的冲刷出土和/或水下结构支撑件的底蚀。

21、ⅳ.本发明的装置可针对沉积物导流项目积聚、保持及随后释放沉积物。

22、ⅴ.本发明的装置可定向调变水流流动。

23、2.波浪能量的减少导致海滩及沉积物冲刷减少。

24、河流过程的修改及控制：

25、1.本发明的装置可起作用以在缓慢河流(低水位)水流速期间积聚、捕获(trap/capture)和/或固定沉积物淤积。

26、ⅰ.本发明的装置可在缓慢及低水流速期间被动地定向于一直立垂直位置中。在该直立位置阶段期间，穿孔挡板捕获、积聚及保持沉积物。

27、1.垂直位置促进沉积并捕获及保持沉积物。

28、2.本发明的装置可起作用以藉由归因于挡板上的增加的水压被动地倾斜至一水平位置而以一快速河流(高水位)流速释放经固定的沉积物。释放点可藉由修改桶/天线弹簧屈曲临限值来调节。

29、ⅰ.本发明的装置可在高而快速河流期间倾斜。

30、ⅱ.增加的水流引起挡板上的横向压力，从而使弹簧屈曲且引起装置的倾斜。这产生自垂直至水平的一定向变化。

31、ⅲ.本发明的装置在定向于一水平位置中时不再积聚或保持沉积物。经积聚的沉积物现自由地由高而快速河流冲走。

32、1.当河流水位高且后续水流流动快速时，出现水平位置。

33、2.水平位置将储存的沉积物释放至快速水流中

34、3.本发明的装置可起作用以控制河流过程以容许对沉积物淤积及移动进行工程控制。该控制对于沉积物导流项目有利的。

35、ⅰ.本发明的装置可在低/缓慢河流不符合导流水闸打开条件时收集及储存沉积物，且当高/快速河流结果指定水闸打开以容许沉积物被冲入内部时释放沉积物。

36、ⅱ.这导致可用于流入水闸并到达具有造陆沉积物的预期洪水盆地的沉积物负荷的一增加的净增益。

37、4.本发明的装置可经部署以在河流低/缓慢时在期望没有沉积物淤积的一区域的上游捕获及保持河流沉积物。当河流高/快速/强到足以将沉积物冲过期望没有淤积沉积物堆积的区域时，装置将倾斜至水平位置并释放捕获的沉积物。

38、ⅰ.该功能可用于帮助保持下游船运通道免受沉积物积聚并减少采挖需求。

39、5.本发明的装置可起作用以促进河流水柱的混合和/或藉由重定向现有水流(无论是向上、向下或侧至侧)来影响水流。

40、ⅰ.装置产生压力变动以影响水流的方向。

41、ⅱ.装置可向上或向下引导水流以控制水柱的混合及容许关于水柱浊度、盐度、生物群、氧气水平、病原体存活率、污染、总固体及溶解固体的浓度、水流速度等的影响。

42、1.控制河流水柱的混合的能力容许对恢复、修复和/或沉积物导流项目进行微妙的工程控制。

43、ⅲ.影响向上或向下水流流动的装置功能可促进沉积物淤积或促进沉积物疏散。

44、1.装置可强有力地向下引导河流流动以引起沉积物由河流疏散及移除。

45、2.装置可强有力地向上引导疏散的河流沉积物以引起沉积物由河流移除运输。

46、3.装置可向下引导河流以影响在一规定区域中的淤积。

47、防止沉积物冲刷和/或在河床或河底上积聚沉积物：

48、1.本发明的装置可具有鳍片，该鳍片对水流具有一水平或部分水平平面。水平平面用于产生一摆动效应，因为水流的微小波动引起鳍片快速上升及下降。可产生谐振点，这将进一步增加该鳍片的移动。鳍片的垂直移动进一步吸收能量并在水流中产生涡流，从而破坏稳定的流动。该破坏降低结构冲刷能力。

49、藉由引发不等的水流压力对水力定向流动的影响：

50、1.本发明的装置可具有拥有不等尺寸宽度的鳍片。该鳍片经配置以产生自小至大或自大至小的一梯度。

51、2.引起不等的水流压力引起水流流向较小压力或阻力的区域，从而产生水柱的混合

52、3.水柱的混合

53、4.鳍片可经设计以形成一或若干层级的锥体。

54、5.跨一锥体的对角平面的水流引起方向改变。

55、本发明也可针对一种安装一装置的方法，该方法包括以下步骤：使一基底的一上表面与该装置的一第一端接触，其中该装置包括：一螺旋锥；一实质上挠性轴件，其在该轴件的一第一端处可操作地附接至该螺旋锥；及一个或多个突部，其自该轴件延伸于该轴件的该第一端与该轴件的一第二端之间；及对该螺旋锥施加一扭矩。