[论文解读] Cheap Textile Dam Protection of Seaport Cities against Hurricane Storm Surge Waves, Tsunamis, and Other Weather-Related Floods

Alexander Bolonkin|ArXiv.org|Jan 4, 2007

Coastal and Marine Management参考文献 2被引用 28

一句话总结

本文提出一种低成本的纺织品堤坝系统，利用柔性、浮力型织物屏障，保护海港城市免受飓风风暴潮、海啸及气象相关洪水的侵袭。该方法通过在沿海水域锚定的模块化、可部署纺织结构，耗散波能，提供一种显著低于传统防洪堤坝的替代方案，同时具备水力发电和土地复垦等附加应用潜力。

ABSTRACT

Author offers to complete research on a new method and cheap applicatory design for land and sea textile dams. The offered method for the protection of the USA's major seaport cities against hurricane storm surge waves, tsunamis, and other weather-related inundations is the cheapest (to build and maintain of all extant anti-flood barriers) and it, therefore, has excellent prospective applications for defending coastal cities from natural weather-caused disasters. It may also be a very cheap method for producing a big amount of cyclical renewable hydropower, land reclamation from the ocean, lakes, riverbanks, as well as land transportation connection of islands, and islands to mainland, instead of very costly over-water bridges and underwater tunnels.

研究动机与目标

• 开发一种低成本、可扩展的解决方案，以保护美国主要海港城市免受灾难性风暴潮和海啸洪水的侵袭。
• 解决传统防洪堤坝（如混凝土防波堤和风暴潮闸门）高昂的建设与维护成本问题。
• 探索基于纺织品的屏障作为可持续沿海防洪替代方案的可行性。
• 评估该纺织品堤坝系统在双重用途应用中的潜力，包括可再生能源水力发电与土地复垦。
• 为岛屿连通与沿海区域开发提供一种经济高效的基础设施解决方案，避免昂贵的桥梁或隧道建设。

提出的方法

• 设计一种由高强度、防水织物面板构成的模块化柔性纺织品堤坝系统，锚定于海床，并通过浮力元件固定。
• 利用水动力学原理，通过织物结构内部的波浪破碎与湍流耗散波能。
• 在易受洪水侵袭的沿海区域战略性部署堤坝，以拦截并降低风暴潮与海啸波浪的高度与冲击力。
• 结合海床锚点与张力锚链，确保系统在动态波浪载荷下保持结构稳定。
• 将纺织品堤坝与现有沿海基础设施集成，以支持模块化扩展与维护通道的接入。
• 利用计算建模与物理原理，估算波能衰减效果、结构完整性与部署物流。

实验结果

研究问题

• RQ1 基于纺织品的堤坝系统能否有效降低海港城市风暴潮与海啸波浪的高度与能量？
• RQ2 与混凝土防波堤和风暴闸门等传统防洪堤坝相比，纺织品堤坝系统的相对成本效益如何？
• RQ3 该模块化纺织品设计在不同波浪条件及长期环境暴露下的性能表现如何？
• RQ4 纺织品堤坝系统在多大程度上可被重新用于水力发电与土地复垦？
• RQ5 在开阔沿海水域中维持大型柔性屏障所面临的结构与部署挑战有哪些？

主要发现

• 所提出的纺织品堤坝系统在初始建设与长期维护方面，估计是目前可用的最经济的防洪堤坝建造方法。
• 该系统通过织物结构内部的湍流与波浪破碎有效耗散波能，显著降低对陆地的风暴潮冲击。
• 该设计可通过在堤坝后方形成稳定干地，实现大规模海洋与湖泊区域的土地复垦，且对环境干扰极小。
• 纺织品堤坝可通过在结构内安装涡轮机，引导水流发电，成为可再生能源水力发电来源。
• 该系统可实现经济高效的岛屿与大陆之间的连接，替代昂贵的跨海桥梁与海底隧道。
• 该方法支持模块化部署与可扩展性，可适配多种沿海地形与不同洪水风险等级。