CH625674A5

CH625674A5 -

Info

Publication number: CH625674A5
Application number: CH1029877A
Authority: CH
Inventors: James Paterson Izatt
Original assignee: Cellsystem Ag
Priority date: 1977-08-23
Filing date: 1977-08-23
Publication date: 1981-10-15
Also published as: CA1089243A; GB2004451B; JPS5653326B2; DE2835134C2; JPS5445235A; FR2400836A1; IT7812762A0; NL171956C; IT1104415B; ES472757A1; PT68467A; DE2835134A1; GB2004451A; FR2400836B1; NL7808670A; US4188154A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zum Be-und Entwässern von Erdreich, insbesondere zum Bewässern von Wüsten und anderen Trockengebieten zwecks Regulierung des Pflanzen- und Baumwuchses in diesen Gebieten, mit einem Rohrsystem, das sich parallel zueinander erstreckende und ineinandergesteckte Rohre aufweist, welche sich längs einer Mantellinie berühren und miteinander verbunden sind, sowie ein Rohrsystem für eine solche Anlage.

Es sind Einrichtungen zum Be- und Entwässern von Erdreich bekanntgeworden, welche mit einer wasserundurchlässigen Auskleidung einer das zu behandelnde Gebiet festlegenden Wanne arbeiten. Ein engmaschiges Röhrensystem durchzieht dieses Gebiet. Die bekannten Einrichtungen sind teuer, da sie grosse Aushubarbeiten zum Einbringen der Wannenauskleidung bedingen (US-PS 3 461 675).

Es ist ferner eine Bewässerungsanlage bekannt, welche mit zwei ineinander angeordneten Kanälen arbeitet. Die Kanalwände sind nicht formsteif, was es ermöglicht, diese Doppelkanalwandungen flach zu pressen, um sie aufrollen zu können. Dies stellt für Transport und Aufstellen der Anlage einen grossen Vorteil bezüglich Platzbedarf und Handhabung dar. Diese Ausführung ist aber nur für eine Druckbewässerung mit relativ kleinem Raum zwischen den aufgeblasenen Kanälen möglich, da nur der innere Kanal unter höherem Druck steht, nicht dagegen der äussere. Wegen fehlender Formsteifheit, der Ausbildung des Innenschlauches und dessen Lage sind solche Doppelschläuche für Entwässerungen nicht verwendbar; dazu gehört ein formsteifes Gebilde, d.h. ein Rohr, mit entsprechend grossen Durchgängen, auch im Innenmantel (US-PS 3 698 195).

Ähnlich, wenn auch nicht mit abflachbaren Kanälen, aber auch mit Druckbewässerung arbeitet die US-PS 3 672 571. Diese Ausführung ist für eine Entwässerung des Bodens nicht verwendbar.

Eine weitere Bewässerungsanlage ist auf der Anspeisung des Druckwassers aufgebaut, welches in Parallelsträngen zu Verteilrohren geführt wird, die ihrerseits in Aussenrohren stecken. Auch hier sticht der Gedanke hervor, durch eine Druckbewässerung die gewünschte und erhoffte gleichmässige Bewässerung, bedingt durch überall gleiche Ausflussgeschwindigkeit, sicherzustellen. Durch diese Wahl der Druckbewässerung besteht aber auch hier keine Möglichkeit der Drainage oder Entwässerung. Dazu sind, u.a., auch schon die Durchflussquerschnitte zu klein.

Die Aufgabe, welche der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegt, besteht in der Schaffung eines grundsätzlich bekannten Be- und Entwässerungssystems, basierend auf einer örtlichen Sumpfbildung beim drucklosen Bewässern infolge Eigengewichtfliessens des Wassers und der Entwässerung durch einen umgekehrten Rückfluss, jedoch mit wesentlich geringeren Erdbewegungen beim Einbau des Systems und einfacheren Verlegens. Dieses System soll ferner einfacher zugänglich sein und ein sog. Recycling ermöglichen, zumindest ein intermittierendes.

Diese Aufgabe löst die erfindungsgemässe Anlage zum Be-und Entwässern von Erdreich, die dadurch gekennzeichnet ist, dass für das Einlegen der Rohre Gräben vorgesehen sind, und die Anlage im Be- und Entwässerungsbereich mindestens teilweise mit einer wasserundurchlässigen Folie versehen ist, und dass die beiden eingelegten Rohre im Bereich der Zenith-Mantellinie miteinander verbunden sind und dass beide Rohre Öffnungen in der Rohrwand aufweisen, das Ganze derart, dass ein auf Naturumlauf basierendes Be- und Entwässern ermöglicht wird.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird anschliessend anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Doppelrohr in nicht deformiertem Zustand,

Fig. 2 einen Querschnitt analog Fig. 1 eines im Erdreich eingebauten, deformierten Doppelrohres,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Ausschnittes aus einem Doppelrohr nach Fig. 1 bzw. Fig. 2, mit den Rohranschlussenden,

Fig. 4 einen Ausschnitt aus behandeltem Erdreich mit einem Querschnitt durch ein Doppelrohr.

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Fig. 1 zeigt ein Doppelrohr 1 im Querschnitt. Dieses besteht aus einem kleindurchmessrigen Innenrohr 3, z.B. 80 mm Durchmesser, und einem wesentlich grösseren Aussenrohr 4, z.B. 150 mm Durchmesser. Die beiden Rohre 3 und 4 sind, vorzugsweise in Einbaulage im Zenith, miteinander an Verbindungsstellen 6 verbunden. Diese Verbindung kann als achsparallele Schweissnaht ausgeführt sein, wozu vorzugsweise das Aussenrohr 4 entsprechende Ausnehmungen aufweisen würde. Soll die Schweissnaht auf der ganzen Rohrlänge ausgeführt werden, so ist das Rohr 4 durchgehend zu schlitzen.

Es ist indessen auch möglich, durch Ausbildung entsprechender T- und []-Schienen im Innern des Aussenrohres 4 bzw. der Aussenseite des Innenrohres 3 eine mühelos erstell-und lösbare Schiebeverbindung vorzusehen. Die normalen Rohrlängen liegen um 6 m. Es können aber, insbesondere bei Verwendung von Kunststoffrohren, extrudierte Rohre von wesentlich grösseren Längen verwendet werden. Rohre sind, im Gegensatz zu Schläuchen, formsteif. Sie benötigen mithin keinen innern Überdruck, um ihre Strömungs-Querschnitte zu bewahren.

Das Innenrohr 3 ist mit seitlichen, z.B. kreisrunden Öffnungen 8 von vorzugsweise 5 mm Durchmesser versehen, die unterhalb der horizontalen Hauptebene beidseits die Rohrwand 9 des Innenrohres 3 durchsetzen. Zwecks Stabilisierung dieses Rohres, besonders wenn es aus Kunststoff besteht, sind Verstärkungsbrücken 11 oder auch nur einfache, durchlaufende Seitenrippen 12 und 13 vorgesehen. In der unteren Hälfte des horizontal verlegten Innenrohres 3 bildet sich ein Flüssigkeitssumpf 15, dessen maximaler Spiegel 16 bei Überflutung, insbesondere beim Entwässern, auftreten kann. Der Minimalspiegel 17 stellt sich in Gleichgewichtslagen ein. Im Normalfall steigt indessen der Spiegel des Sumpfes 15 auch bei Entwässerung nicht über die Linie 18.

Das Aussenrohr 4 mit der Rohrwand 20 ist mit seitlichen Öffnungen in Form von Querschlitzen 22 (in nicht deformiertem Rohrzustand) versehen, welche bei deformiertem Rohr 4 mit 23 bezeichnet sind. Auch im Aussenrohr 4 bildet sich ein Sumpf 25 und über diesem eine Luftkammer 26, durch welche eine Bewässerungs-Flüssigkeit, z.B. mit Nährstoffen angereichertes Wasser, aus den Öffnungen 8 austretend, durchfällt, wie dies in Fig. 1 angedeutet ist. Der bei Bewässerung auftretende Maximalspiegel kann die Höhe 27 nicht überschreiten. Die Verbindung sich folgender Rohre 3 und 4 erfolgt bekannterweise mittels Flanschen 29 und 30.

In Fig. 4 ist ersichtlich, wie ein derartiges Doppelrohr 1 verlegt ist. Vorerst wird ein Graben 35 von ungefähr 30 cm Tiefe und 20 cm Breite erstellt. Der Grabengrund 42 und die eine Seitenwand 43 sind auch in Fig. 1 ersichtlich. Nach dem Einlegen des Doppelrohres 1 wird der Graben 35 teilweise (ca. auf die halbe Tiefe, d.h. 15 cm) mit Sand 36 angefüllt. Beim Einlegen des Doppelrohres 1 deformiert sich das Aussenrohr 4 im dargestellten Beispiel entsprechend dem Material und der Stärke der Wand 20 aus seinem Querschnitt gemäss der gestrichelten Lage in die ausgezogene, abgeplattete Form. (Fig. 1 und 2) Hierauf wird über den Sand 36 ausgewähltes Erdreich 37 aufgebracht, dessen Zusammensetzung der zu ziehenden Pflanze 39 entspricht. Normalerweise wird ein Beet aus Humus 38 erstellt, in welchem die Pflanzen 39 Wurzeln 40 schlagen. Die Rohre befinden sich unterhalb jeglicher Wurzelbildung angesäten Gutes, wie dies in Fig. 4 deutlich offenbart ist.

In Trockengebieten und Wüsten oder unter spezifischen Umständen wird der Graben 35 vollständig mit Sand 36 angefüllt.

Die Stränge von Doppelrohren 1 werden normalerweise parallel zueinander in Abständen von ungefähr 1 m bis 4 m und mehr verlegt. Die Tiefe liegt normalerweise im Bereich von 15 cm. Es wird hier bewusst darauf verzichtet, bei homogenem oder geschichtetem Erdrich und geraden stabförmigen Quellen, dargestellt durch die Rohre, die Feuchtigkeitsfelder zu bestimmen und insbesondere deren Werte an der Erdoberfläche festzulegen.

Grundsätzlich ist einleuchtend, dass die Oberflächenfeuchtigkeit umso gleichmässiger ist, je tiefer und/oder zahlreicher die Rohre liegen. Es handelt sich hier um an und für sich bekannte Diffusionsvorgänge. Die Öffnungen 8 in der Wand 9 folgen sich in Abständen von z.B. 40 mm, während die Schlitze 22 bzw. 23 bei einer Länge von ca. 40 mm und einer Breite von z.B. 2 mm sich in Abständen von z.B. 10 mm folgen.

Es kann sich als vorteilhaft erweisen, die Doppelrohre 1 in geringere Tiefen zu verlegen, z.B. in 22,5 cm Gräben oder in 15 cm Tiefe im Humus, gegebenenfalls sogar unmittelbar auf dem Humus bzw. dem Erdreich. Alle diese Dimensionen sind von den örtlichen Gegebenheiten, dem Klima, der zu pflegenden Pflanze, den zur Verfügung stehenden Flüssigkeitsmengen, der Art der Flüssigkeit, z.B. Süss- oder Salzwasser, abhängig. Es können daher keine generell gültigen Werte verbindlich sein.

Es ist aber auch möglich, ein derartiges Doppelrohr in einem trogähnlichen Behältnis anzuordnen und das Behältnis mit Humus zu füllen. Eine derartige Einrichtung kann in Haus und Garten Verwendung finden, insbesondere auch in Treibhäusern.

Was die Verbindung der beiden Rohre 3 und 4 miteinander betrifft, so kann unter Berücksichtigung der Biegesteifig-keit der Rohre das Innenrohr 3 im Verbindungsflansch 30 des Aussenrohres 4, d. h. in einer entsprechenden Ausnehmung (80 mm 0) dieses Flansches 30, gelagert werden, wie dies in Fig. 3 angedeutet ist.

Die parallel zueinander angeordneten Innenrohre 3 sind normalerweise mittels einer Sammelleitung miteinander verbunden. In diese mündet einerseits zur Bewässerung ein Druckwassernetz; anderseits ist diese Sammelleitung an eine Saugeinrichtung, z.B. den Saugstutzen einer Pumpe, angeschlossen, um beim Entwässern entsprechende Wassermengen wegzuführen.

Durch die Bildung einer Luftkammer 26 im Aussenrohr wird eine Entlüftung der Flüssigkeit in jedem Falle sichergestellt und ein Blockieren des Flüssigkeitsflusses in dieser oder jener Richtung durch Luftblasen verhütet.

Derartig einfache Einrichtungen sind in allen bekannten Bodenarten erfolgreich, vom Wüstenboden zum schweren Kreidegrund und bei allen Wetterbedingungen. Dieses System arbeitet auch ohne äusseren Antrieb - nur durch die Schwerkraft und die Kapillarkräfte bedingt. Es bedarf insbesondere keiner spezieller Filterbette, z.B. aus Kies, welche sonst insbesondere zum Entwässern benötigt werden.

Anstelle von Kunststoff- oder Metallrohren können auch bituminierte Zement-Rohre verwendet werden.

Beim Bewässern gelangt die Bewässerungsflüssigkeit vom Verteilrohr (nicht dargestellt) in die Innenrohre 3. Sobald in diesen der Flüssigkeitsspiegel 17 erreicht und damit der Sumpf 15 gebildet ist, ergiesst sich die Flüssigkeit durch die seitlichen Öffnungen 8 und fällt in das Aussenrohr 4, wo sie den Sumpf 25 bildet. Wenn der Spiegel bis auf die Höhe der Schlitze 23 angestiegen ist, fliesst die nachströmende Flüssigkeit aus den Schlitzen 23 in den diese umgebenden Sand. Dessen Kapillarwirkung bringt die Flüssigkeit nach oben und bewässert auf diese Weise die ebenfalls saugfähige Schicht der Deckschicht, z.B. der Humusschicht 38. Wenn das benachbarte Erdreich nicht saugfähig ist, z.B. bedingt durch das Material, wie Lehm od.dgl., bzw. durch eine Behandlung, z.B. Dichtstampen, so bedarf es keiner besonderen Dichtungseinlage, z.B. einer Kunststoff-Auskleidefolie. Andernfalls ist es vorteilhaft, das Erdreich im Trennbereich zwischen Grabenwänden und Ober-

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schicht, z.B. der Humusschicht 38, von den beiden letzteren ganz oder in gewissen Gebieten, z.B. nur dem Graben 35,

durch undurchlässige Folien, insbesondere Kunststoffolien, zu trennen.

Durch Bildung der Luftkammer 26, welche über den Öff- 5 nungen 8 dicht ist, wird ein freies Zirkulieren der Flüssigkeit sowohl beim Be- als auch beim Entwässern sichergestellt. Ein Auffüllen des äusseren Rohres 4 mit Schlamm bzw. Erdreich ist dadurch verunmöglicht. Die Einrichtung kann nicht verstopfen. Diese Konstruktion erlaubt grundsätzlich auch eine 10 Druckbewässerung, was insbesondere bei grossen Gebieten angezeigt sein kann. Eine wohl gleichmässigste Be- und Entwässerung lässt sich bei diesem einfachen System mit Hilfe des Eigengewichtes der Flüssigkeit und der hebenden Kapillarkräfte erreichen. Die Rohre, deren Anordnung, deren Öffnungen in Form von Löchern und Schlitzen sowie deren Gefälle sind so vorgesehen, dass ein sog. Naturumlauf — d.h. ohne Verwendung einer Förderpumpe - möglich ist.

Das äussere Rohr 4 ist bezüglich Material und Dimensionierung so zu wählen, dass es nicht vollständig gequetscht werden kann. Die Schlitze 23 liegen um ca. 120° auf dem Rohrumfang versetzt. Es kann sich dann auch das innere Rohr 3 nicht deformieren, was die Flüssigkeitszirkulation sicherstellt.

Die Tiefe des Grabens 35 soll normalerweise 30 cm nicht unterschreiten. Dessen Füllen geschieht nach dem Einlegen des Doppelrohres 1 mit Sand oder sandiger Erde bzw. handgeformtem Material. Die Tiefe von 30 cm scheint für Grasflächen optimal zu sein.

Ein derartiges Rohrsystem kann als in sich geschlossenes System ausgebildet werden. Eine Speisung kann sogar mit Salzwasser erfolgen. Die Entsalzung kann dabei in Wüstengebieten durch Kapillardepression und Verdampfung erfolgen.

Bedingt durch die Tageshitze in der Wüste wird der Druck in der Luftkammer 26 erhöht, so dass die Flüssigkeitsverteilung «unter Druck» erfolgt.

Es kann auch eine Zuspeisung von Warmwasser durch das Innenrohrsystem vorgesehen werden.

Im zusammenhängenden Umwälzsystem kann eine spezielle Boosterpumpe Verwendung finden.

Die erläuterten Einrichtungen können für den Pflanzenwuchs auf Sportplätzen, Gartenanlagen (öffentlich oder privat), Verschmutzungskontrolle der Umwelt, Agrikulturen für irgendwelche Pflanzen, Sträucher, Bäume, inkl. Wurzelgewächse usw. Verwendung finden.

Die beschriebene Einrichtung kann auch zum Reinigen von Abwasser benützt werden, gegebenenfalls sogar für eine Trinkwasserverwendung. Bei Verwendung von Abwasser zum Bewässern können diese Wässer gegebenenfalls sogar düngend wirken. Diese Art der Düngung ergibt eine Gleichmässigkeit der Verteilung der Nährmittel im Erdreich, wie sie sonst nur bei Regen erreicht wird. Solche Einrichtungen können auch als Regensammler konzipiert sein.

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3 Blatt Zeichnungen

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1:2,5 beträgt, wobei das innere Rohr (3) formsteifer ist als das Aussenrohr (4).

1. Anlage zum Be- und Entwässern von Erdreich, insbesondere zum Bewässern von Wüsten und andern Trockengebieten zwecks Regulierung des Pflanzen- und Baumwuchses in diesen Gebieten, mit einem Rohrsystem, das sich parallel zueinander erstreckende und ineinandergesteckte Rohre aufweist, welche sich längs einer Mantellinie berühren und miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass für das Einlegen der Rohre (3, 4) Gräben (36) vorgesehen sind und die Anlage im Be- und Entwässerungsbereich mindestens teilweise mit einer wasserundurchlässigen Folie versehen ist, und dass die beiden eingelegten Rohre (3,4) im Bereich der Ze-nith-Mantellinie (6) miteinander verbunden sind und dass beide Rohre (3, 4) Öffnungen (8, 22, 23) in der Rohrwand aufweisen, das Ganze derart, dass ein auf Naturumlauf basierendes Be- und Entwässern ermöglicht wird.

2. Rohrsystem für eine Anlage zum Be- und Entwässern von Erdreich nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es zwei ineinandergesteckte, im Bereich einer gemeinsamen Mantellinie (6) miteinander verbundene, parallelaxige Rohre (3,4) aufweist, deren Rohrdurchmesserverhältnis 1:1,5 bis

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PATENTANSPRÜCHE

3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (8) im inneren Rohr (3) in der unteren Mantelhälfte angeordnet und vorzugsweise rund sind.

4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (22) im äusseren Rohr (4) in der unteren Mantelhälfte angeordnet und vorzugsweise schlitzförmig sind.

5. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze in Querschnittsebenen des Rohres liegen und auf dem Umfang, z.B. um 120°, versetzt sind.

6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (8, 22, 23) bezüglich der Hauptlängsebene durch den Zenith symmetrisch angeordnet sind.

7. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelrohr (3, 4) den Graben (36) seitlich berührt.

8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Grabenbreite ungefähr 30% grösser ist als der Aussen-durchmesser des undeformierten Aussenrohres.

9. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Graben mindestens an den Seitenwänden mit einer wasserundurchlässigen Folie ausgekleidet ist.

10. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Graben mit Sand oder Sand enthaltendem Material zwecks Bildung von Kapillaren mindestens teilweise gefüllt ist.

11. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelrohr unter der die Pflanzenwurzeln aufnehmenden Schicht, in dieser selbst, z.B. unmittelbar unter deren Oberfläche, oder neben der Schicht angeordnet ist.

12. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Aussenrohr unter dem Eigengewicht der Rohrkombination (3,4) im Querschnitt deformiert ist.

13. Rohrsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das innere Rohr (3), durch eine Formversteifung (11, 12, 13) bedingt, formsteifer ist als das Aussenrohr (4).