MIT проектирует экологически чистые морские рифы для защиты побережий и морской жизни

Массачусетский технологический институт, Кембридж, Массачусетс

Команда Массачусетского технологического института надеется укрепить береговые линии с помощью «архитекторских» рифов — устойчивых морских структур, спроектированных так, чтобы имитировать эффект буферизации волн естественных рифов, а также обеспечивать места для жизни рыб и других морских обитателей. (Изображение:любезно предоставлено Майклом Триантафиллу и др.)

Команда Массачусетского технологического института надеется укрепить береговую линию с помощью «архитекторских» рифов — устойчивых морских структур, спроектированных так, чтобы имитировать эффект буферизации волн естественных рифов, а также обеспечить карманы для рыбы и других морских обитателей.

В основе дизайна рифа, разработанного командой, лежит цилиндрическая конструкция, окруженная четырьмя планками, похожими на руль. Инженеры обнаружили, что когда эта конструкция противостоит волне, она эффективно разбивает волну на турбулентные струи, которые в конечном итоге рассеивают большую часть общей энергии волны. Команда подсчитала, что новая конструкция может уменьшить столько же энергии волн, сколько существующие искусственные рифы, используя в 10 раз меньше материала.

Исследователи планируют изготовить каждую цилиндрическую конструкцию из экологически чистого цемента, который они отформуют в виде «вокселов», которые можно будет собирать автоматически и которые обеспечат карманы для исследования рыб и поселения других морских обитателей. Цилиндры могут быть соединены, образуя длинную полупроницаемую стену, которую инженеры смогут возвести вдоль береговой линии, примерно в полумиле от берега. Основываясь на первоначальных экспериментах команды с лабораторными прототипами, спроектированный риф может снизить энергию приходящих волн более чем на 95 процентов.

«Это было бы похоже на длинный прибой», — сказал профессор Майкл Триантафиллу. "Если волны высотой шесть метров приближаются к этой рифовой структуре, на другой стороне они в конечном итоге будут менее метра. Таким образом, это устраняет воздействие волн и может предотвратить эрозию и наводнение".

Вместо этого команда искала способы создать искусственный риф, который бы эффективно рассеивал энергию волн с использованием меньшего количества материала, а также обеспечивал убежище для рыб, живущих вдоль любого уязвимого побережья.

«Помните, естественные коралловые рифы встречаются только в тропических водах», — сказал Триантафиллу. "У нас не может быть таких рифов, например, в Массачусетсе. Но построенные рифы не зависят от температуры, поэтому их можно размещать в любой воде, чтобы защитить больше прибрежных территорий".

Разработанный командой проект рифа возник из двух, казалось бы, не связанных друг с другом проблем. Исследователи CBA разрабатывали сверхлегкие ячеистые конструкции для аэрокосмической промышленности, а исследователи Sea Grant оценивали эффективность противовыбросовых превенторов на морских нефтяных сооружениях — цилиндрических клапанов, которые используются для герметизации нефтяных и газовых скважин и предотвращения их утечек.

Испытания команды показали, что цилиндрическая конструкция конструкции создает большое сопротивление. Другими словами, структура оказалась особенно эффективной в рассеивании мощных потоков нефти и газа. Они задавались вопросом:может ли то же самое устройство рассеять другой тип потока — океанские волны?

«Мы используем эту турбулентность и эти мощные струи, чтобы в конечном итоге рассеять энергию волн», — сказал соавтор Хосе дель Ауила Феррандис.

Как только исследователи определили оптимальную структуру, рассеивающую волны, они изготовили лабораторную версию искусственного рифа, состоящую из серии цилиндрических структур, которые они напечатали на 3D-принтере из пластика. Каждый тестовый цилиндр имел ширину около фута и высоту четыре фута. Они собрали несколько цилиндров, каждый из которых находился на расстоянии примерно фута друг от друга, чтобы сформировать конструкцию, похожую на забор, которую затем опустили в волновой резервуар в Массачусетском технологическом институте. Затем они создали волны разной высоты и измерили их до и после прохождения через спроектированный риф.

«Мы видели, как волны существенно уменьшились, поскольку риф уничтожил их энергию», — сказал Триантафиллу.

Команда также рассмотрела возможность сделать структуры более пористыми и удобными для рыб. Они обнаружили, что вместо того, чтобы делать каждую конструкцию из цельной плиты пластика, можно использовать более доступный и экологичный тип цемента.

Для получения дополнительной информации свяжитесь с Эбби Абазориусом по адресу:Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра у вас должен быть включен JavaScript.; 617-253-2709.