[发明专利]人造海底山脉

说明书

技术领域

本发明涉及一种人造海底山脉，该人造海底山脉建造在海底之上，用以在补偿深度(compensation depth)附近促进海水的纵向混合。

背景技术

近年来提供了一种在海底之上人工建造海底山脉形结构的技术，并且利用、使用潮汐流或海洋流的天然能量，使丰富地蕴藏在补偿深度下面的海水中的盐类营养物向上流至表面海区(补偿深度)，在该表面海区浮游植物在日光下得到生长。该结构公知地用来产生一种在人造海底山脉附近使海水肥沃化的效果，并且使得浮游植物为鱼类和贝类提供食物以增殖。在本说明书中，这一结构将被称为人造海底山脉。这种人造海底山脉通过堆积许多由回收材料构成的块体建造而成，例如煤灰、混凝土块体、使用报废材料的人造块体、或由石头或类似物构成的天然块体(以下被统称为块体)。

为了通过人造海底山脉获得预定的上升流(upwelling)效果，有必要在深海区域中建造大规模的人造海底山脉。然而，由于建造困难，对于人造海底山脉提出了这样的要求，在尺寸尽可能小的情况下能够在补偿深度附近产生最优的上升流效果，即能够实现海水的纵向混合。

这种类型的人造海底山脉公开在美国专利号5,267,812中(参考文献1)。参考文献1描述了人造海底山脉的一个例子，该人造海底山脉具有由线性连接形成的脊部，在水平方向上，一对圆锥体的顶点以预定高度设置以便横断潮汐流。其中还描述了人造海底山脉的另一个例子，该人造海底山脉的与一对圆锥体的顶点相连接的脊部的高度比该顶点要低一些。在这两个人造海底山脉中，上升到倾斜表面并且从人造海底山脉的脊的水平直线段处剥离的水流形成了具有水平轴的涡流，并且同时，绕人造海底山脉的侧面流动并且从此处剥离的水流形成具有垂直轴的涡流。两种涡流在形成于人造海底山脉后方的对流区域内混合，从而间歇地产生较大的上升涡流。

最新的实地观察和研究显示，在具有强密度分层的深海区域，所产生的内部波(internal waves)的波长和波高随着水深、水流状态、分层状态以及人造海底山脉的高度和形状而变化。另外，人们发现由于水流的方向和速度因为潮水涨落等类似现象而随着时间变化，因此内部波的波长和波高也随着时间变化。″密度分层″指的是由表层海水和深层海水形成的连续的密度层结构，所述表层海水由于高温度和低盐度而具有低密度，而所述深层海水则具有低温度和高盐度。

通常，海水在密度分层状态下很难纵向地混合。然而，人们发现由水流与海面以下的结构或类似物碰撞所产生的内部波可以引起甚至可到达表层附近的纵向混合。因此需要一种高效的人造海底山脉，该人造海底山脉可以在深海区域产生纵向混合，在深海区域里水团(water mass)密度在表层和底层之间存在非常大的变化，并且包括密度和盐类营养物的纵向分布在内的海水状态也有不同地变化。

为了有效地在没有或具有很小密度分层的海水条件下产生水平涡流，参考文献1的人造海底山脉形成了一种水平脊部，该水平脊部在几乎垂直于水流的方向上线性延伸，从而有效地产生上升涡流。尽管如此，根据本申请发明人的研究，在具有强密度分层的深海区域没有观察到明显的上升涡流。人们发现当密度分层强烈的时候，底层的沉重海水易于跨过一种结构从而有效地产生内部波，这就可以积极地促进纵向混合。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种人造海底山脉，该人造海底山脉甚至能够在具有强密度分层的深海区域中产生有效的纵向混合。

为了实现上述目的，根据本发明，提供一种人造海底山脉，该人造海底山脉通过在海底之上堆积多个块体形成，以便在周边的海域中利用上述多个块体被堆积的海域中的潮汐流、海洋流以及内部波纵向地混合海水，该人造海底山脉包括：第一圆锥体阵列，所述第一圆锥体阵列由多个块体形成并且包括线性地排列在海底上的至少三个圆锥体，其中在所述第一圆锥体阵列内的相互邻近的圆锥体之间的顶点间隔设置为圆锥体底部半径的0.75倍到2倍。

根据本发明，人造海底山脉的三个或更多个圆锥体之间的顶点间隔被设置为圆锥体底部半径的0.75倍到2倍。由于形成在圆锥体之间的倒三角形形状的缺口和多个锥形面，潮汐流、海洋流或内部波与人造海底山脉碰撞并且跨越海底山脉产生复杂的水流或涡流。所述复杂的水流或涡流产生了内部波，该内部波从人造海底山脉的上流侧向上到达人造海底山脉的下流侧，并且它们的影响被进一步向上传送。因此，即使在具有连续的强密度分层的深海区域中的补偿深度附近也可以产生有效的纵向混合。所述纵向混合将大量地存在于补偿深度下方的盐类营养物提供至补偿深度上方的海水中，从而使海域肥沃化。