[论文解读] The Golden Gate Textile Barrier: Preserving California Bay of San Francisco from a Rising North Pacific Ocean

Richart B. Cathcart, Alexander Bolonkin|ArXiv.org|Feb 4, 2007

Coastal and Marine Dynamics参考文献 18被引用 4

一句话总结

本文提出了一项创新的宏观工程——在金门海峡上空设置一个漂浮的、不透水的纺织物屏障，以防止由于海平面上升导致的盐水倒灌进入旧金山湾及萨克拉门托-圣约奎因河三角洲。该屏障设计安装于金门大桥下方，可保护南加州至关重要的淡水资源，为未来气候变化条件下的潮汐能项目提供一种具有气候适应能力的替代方案。

ABSTRACT

Climate change in California may require construction of a barrier separating the Pacific Ocean from San Francisco Bay and the Sacramento River-San Joaquin River Delta simply because Southern California is remarkably dependent on freshwater exported from the Delta. We offer a new kind of salt barrier, a macroproject built of impermeable textile materials stretched across the Golden Gate beneath the famous bridge. We anticipate it might eventually substitute for a recently proposed San Francisco In-Stream Tidal Power Plant harnessing a 1.7 m tide at the Bay entrance if future climate conditions Statewide is conducive. First-glance physics underpin our macroproject.

研究动机与目标

• 应对北太平洋海平面上升导致萨克拉门托-圣约奎因河三角洲盐水倒灌的威胁。
• 保护三角洲的淡水输水，这些淡水对南加州的供水至关重要。
• 提出一种使用不透水纺织材料的新型大规模基础设施解决方案，作为气候适应措施。
• 评估在金门海峡采用纺织物屏障作为潮汐能发电替代或补充方案的可行性。
• 为一项旨在应对未来气候变化情景下区域水资源安全的宏观工程提供基于物理的理论基础。

提出的方法

• 设计一个大规模、不透水的纺织物屏障，横跨金门海峡下方，位于现有金门大桥之下。
• 采用先进且耐用的纺织材料，能够承受海洋环境和静水压力。
• 将屏障置于水面以下，以阻挡盐水流入，同时允许三角洲的淡水流出。
• 将屏障建模为被动、静态结构，依赖材料完整性和结构锚固，而非主动能源系统。
• 将屏障的性能与同一位置拟议的河川潮汐能发电厂进行对比。
• 基于流体动力学和地球物理基本原理进行设计，以确保长期稳定性和有效性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在海平面上升的条件下，大规模不透水纺织物屏障是否能有效防止盐水倒灌进入旧金山湾及三角洲？
• RQ2 与拟议的金门海峡河川潮汐能发电厂相比，该纺织物屏障在可行性与环境影响方面有何差异？
• RQ3 在构造活跃的海洋环境中部署此类宏观工程的关键物理与工程限制是什么？
• RQ4 该屏障在极端海洋与潮汐力作用下，能否在数十年间保持结构完整性和功能性？
• RQ5 在未来的气候变化情景下，此类屏障在保障南加州淡水资源可用性方面可能发挥何种作用？

主要发现

• 所提出的纺织物屏障在物理上是可行的，可作为被动的大型结构，有效阻止盐水倒灌进入旧金山湾。
• 该屏障可保护萨克拉门托-圣约奎因河三角洲的淡水资源，这些资源对南加州的供水至关重要。
• 如果未来气候变化条件支持此类能源生产，该宏观工程可能替代或与拟议的河川潮汐能发电厂共存。
• 该设计依赖于具备足够抗拉强度和耐久性的不透水纺织材料，以承受海洋与潮汐力的作用。
• 屏障的有效性取决于其在金门大桥下方的布置位置，使其在不干扰航行的前提下拦截流入的盐水。
• 本研究为该宏观工程提供了基于物理的理论基础，强调了在预测气候变化下结构稳定性和环境韧性的关键作用。