CN102550364B - 水存储和水净化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了水存储和水净化系统，具有高尔夫球场灌溉网，该网包括至少两个水存储和水净化系统，每个包括至少部分地由多孔材料填充的蓄水池，其中设置：用于延长水的渗径的至少一个阻挡层，其位于基本不渗水的、人造的且外部被限定边界的蓄水池内，阻挡层设置有用于水的至少一个通道，多孔材料位于阻挡层上面和下面；及从蓄水池底部至少延伸至表面的水收集容器，其包括最上面的阻挡层上方的开口和最下面的阻挡层下方的至少一个开口，水可以流动通过这些开口，栽培层覆在最上面的阻挡层上面的多孔材料上，第一水存储和水净化系统是主要系统，至少一第二水存储和水净化系统是次要系统，主要系统和至少一次要系统优选通过导管彼此连接。

Description

水存储和水净化系统

技术领域

本发明涉及一种水存储和水净化系统。具体地，本发明涉及一种可以用来对田地、草地且尤其是高尔夫球场进行灌溉和浇水的水存储系统。本发明还涉及一种包括若干水存储系统的灌溉系统或灌溉网。

背景技术

水是一种宝贵资源，并且正在因世界人口的增长和人口增长引起的食物需求增大而变得越来越宝贵。向人类供应干净的水不仅仅是发展中国家面临的重大后勤问题。世界水源仅有3％可作为饮用水。尤其是在降水少的国家中，缺水可能发展成为水危机。由于普遍缺水，在很多地方中开发新的生存空间受到妨碍。例如，由于缺水，使沙漠地区或草原地区城市化是相当困难的。从经济学的角度，甚至在降水量较高的地区中一直鼓励节约用水和存储水。贮水池和地下水采集容器无疑是用于水存储的最简单的水文系统。为了解决水存储问题，需要特别适于水处理和水存储的技术。

US6120210B1描述了一种用于存储并运输水(例如雨水)的方法，其中水在水文势下被导引经过天然渠道(例如河谷)的多孔材料，接着水被供应至最终用户。

甬且，WO 2005/123597A1公开了一种包括多个穿孔管道的取水装置，所述多个穿孔管道被植入到多孔材料的基质内。出于过滤和存储目的，水在流体动力势下被导引经过所述取水装置的多孔材料，之后水流进所述穿孔管道，通过水泵从所述穿孔管道抽取水。

已知的水净化和/或水存储方法和装置具有以下缺点：它们不能独立于所用地点的地理条件和/或土壤条件而使用。例如，可能发生水流失或质量损失。为了提高净化后的水的质量，通常需要额外的水净化步骤，但该额外的水净化步骤反过来很昂贵。

除了饮用水以外，大量水还用于灌溉、浇水或环境美化。例如，田地、草地、高尔夫球场或公园是典型的需要灌溉的景观。

在现有技术中，用于灌溉或浇水的一大部分水被浪费掉。尽管已发明了新的装置，例如滴灌网，但由于土壤的内在毛细作用力将水吸引至靠近地表，在地表处蒸发作用增强，因此湿润土壤的水很快地即在几天内蒸发掉。

现有技术中的灌溉系统的另一重大缺点是，它们的安装费和维修费很高。尤其是对于需要大量浇水的高尔夫球场的设计而言，安装适当的灌溉系统是很昂贵的。而且，由于高尔夫球成应当可使用，而且还要满足生态美化和保护环境的要求，将灌溉系统融入到景观中是一项挑战。

灌溉高尔夫球场的具体问题是水费、肥料费、农药费、被管理的草坪的量或被浇水的草坪的量，所述具体问题引起高成本。如果能够实现对高尔夫球场更有效的浇水，则能够解决以上提及的问题并能够节约成本。

发明内容

发明目的

本发明的目的可以被看作是提供一种可以不取决于地点而使用的水存储和水净化系统。

本发明的目的还可看作是这样的目的：提供一种水存储和水净化系统，通过所述水存储和水净化系统，可以以成本效率非常高的方式将水净化至非常高的质量等级。

本发明的目的还可看作是这样的目的：提供一种水存储和水净化系统，通过所述水存储和水净化系统，可以针对不同的需求获得不同净化阶段的水。

本发明的目的还可看作是这样的目的：提供一种用于灌溉、尤其用于高尔夫球场的有效的水管理系统。

本发明的目的还可看作是这样的目的：提供一种水管理系统，尤其用于高尔夫球场的水管理系统，所述水管理系统提供平衡的地下水位、成本效率高且环保。

所述目的可以由权利要求1和24的特征实现。

发明内容

本发明涉及一种水存储和水净化系统，所述水存储和水净化系统包括至少部分地填充有多孔材料的蓄水池，其特征在于：(i)至少一个阻挡层，所述阻挡层用于延长水的渗径，其中所述阻挡层位于基本上不渗水的、人造的且在外部被限定边界的蓄水池内，所述阻挡层设置有用于水的至少一个通道，多孔材料位于所述阻挡层的上面和下面；以及(ii)水收集容器，所述水收集容器从所述蓄水池的底部至少延伸至所述蓄水池的表面，其中所述水收集容器包括位于最上面的阻挡层的上方的开口且包括位于最下面的阻挡层的下方的至少一个开口，水可以通过所述开口流动。

基本上不渗水的、人造的且外部被限定边界的蓄水池确保：可能的话，不发生待净化和存储的水能够渗入较深的、具有高毛细作用的多孔层中并因此不再被该系统获得。

所述蓄水池还确保：可能的话，例如被污染物弄脏和/或污染的水不能够渗入根据本发明的系统中。这有助于确保该系统内的水的高质量。

而且，使用至少一个阻挡层确保水通过多孔材料的渗径被延长且因此水可以在地下保持(存贮)久得多。根据本发明的系统不需要特别深地形成，这使得制造和维修起来成本效率高。例如，还可行的是利用封闭的露天坑、矿井或其它已存在的煤井用于该系统或者将该系统放置在游泳池下。

从属权利要求2到23涉及根据本发明的系统的优选实施方式。

本发明还涉及一种水存储和水净化系统，所述水存储和水净化系统包括：至少部分地填充有多孔材料的蓄水池，其特征在于：水收集容器，所述水收集容器从所述蓄水池的底部至少延伸至所述蓄水池的表面，其中所述水收集容器包括位于上部区域中的开口和位于下部区域中的至少一个开口，水可以通过所述开口流动；以及所述蓄水池，其基本上不渗水、人造的且外部被限定边界。

出乎意料地，已示出，该系统可以与地点无关地用于水处理和水净化，与地点无关即与该地点的地理条件和/或土壤条件无关。在基本上不渗水、人造的、外部被限定边界的隔离蓄水池中使用多孔材料还允许以高质量等级净化水且允许存储水，而可能的话不丢失任何水。

从属权利要求25到35涉及根据本发明的该系统的优选实施方式。

最后，本发明涉及根据权利要求1到23中任一项所述的水存储和水净化系统的以及根据权利要求24到35中任一项所述的系统的用于农业应用和林业应用的用途，举例而言，比如密集式园艺、复垦土壤或用于重新造林。

附图说明

结合在附图中示出的若干实施方式，下文更详细地描述本发明，其中：

图1示出了具有阻挡层的发明性水存储和水净化系统，

图2示出了具有三个阻挡层的发明性水存储和水净化系统，

图3示出了用于被利用的农业区域的具有三个阻挡层的发明性水存储和水净化系统，

图4示出了用于密集式园艺的具有不同多孔层的发明性水存储和水净化系统，

图5示出了具有三个阻挡层的发明性水存储和水净化系统，

图6示出了具有多个发明性水存储和水灌溉系统的灌溉网。

具体实施方式

本发明涉及一种水存储和水净化系统。

图1示出了根据本发明的一个实施方式的用于水存储和水净化的系统1。如图1中所示，系统1包括基本上不渗水的、人造的且在外部被限定边界的蓄水池2。

使用人造的、基本上不渗水的蓄水池2确保：如果可能的话，没有水从发明性系统1流失入吸水的较深的多孔层中。

水简单渗入到位于较深的层是地球上很多地方出现的问题。这样的地方的一示例是约翰内斯堡的高原。该高原因以下事实而众所周知：由于土壤的多孔性，水消失而进入较深的地下河中且因此最高的有人层不再获得水。在冬季的月份期间，有时甚至更久，该区域中几乎不生长植物。

而且，基本上不渗水的、人造的蓄水池2确保：如果可能的话，不发生例如受污染和/或含盐的水能够从外部渗入到根据本发明的系统1中并由此降低要存储或净化的水的质量。

蓄水池2还具有这样的优势：为了水净化、水存储或灌溉，根据本发明的系统1可以不取决于地点而使用，即不取决于该地点的地质构成、气候条件或土壤条件。

如图1中所示，蓄水池2可以以水槽的形状形成。然而，其还可采取任何其他适合的形式。例如，其可以形成半球体。

蓄水池2可以是任何适当的尺寸。然而，已证实有利的是使蓄水池2的尺寸适合预计的降水量和要存储的水的量。如果将蓄水池放置在例如游泳池下，则所述蓄水池优选地至少包括所述游泳池的体积的一半。

蓄水池2的尺寸还可取决于根据本发明的系统1是用于水存储还是水净化和/或灌溉的目的。例如，主要用于灌溉目的的根据本发明的系统1可以在形状上较平坦。

蓄水池2至少部分地填充有多孔材料3。在本发明的范围内，措辞“至少部分地”应当理解为表示蓄水池2要至少填充有以充分有效的方式存储和净化水所需的多孔材料3那样多的多孔材料3。

优选地，多孔材料3是卵石、沙石、沙子(例如硅沙)或它们的混合物。然而，也可以使用亚粘土、粉土和/或粘土。如果其他材料因其多孔性以及其所有腔的体积与其外体积的比率而能够存储并运输水，则也可以使用所述的其他材料，举例而言，比如合成材料。

关于多孔材料3的孔隙尺寸，需要对粗孔、小孔和微孔加以区分。粗孔(大孔)具有大于1mm的孔径(肉眼看不到它们)。所述小孔是具有0.1μm到1mm的孔径的孔。这些毛细孔运输水。所述微孔也称为超微孔或凝胶孔，其具有小于0.1μm的孔径且有助于缓慢、持续地运输水。

优选地，多孔材料3以小孔和/或微孔的形式使用。因此，实现了水的特别缓慢的运输。反过来，这确保水在蓄水池2内保持很长的时间段且因此可以被存储。优选地，在该情况下提供10到30天的循环时间。已证实，至少为21天的循环时间是特别有利的。

根据本发明的系统1包括一阻挡层5(图1)或若干阻挡层(图2、图3)，所述阻挡层相对于地表而言上下分层的形式设置在蓄水池2内。每一阻挡层5将两层多孔材料3隔开。而且，每一阻挡层5设置有用于水的至少一个通道6(图1、图2、图3)。沉降的水将渗进并从最上层多孔材料3到最下层多孔材料3经过蓄水池2。在每一阻挡层5处，所述水将被收集并将仅通过各个阻挡层5的通道6进入下一较低层的多孔材料3。

除了可渗水的通道6以外，阻挡层5由基本上不渗水的材料制成。

在本发明的范围内，词语“基本上不渗水”应当理解为表示阻挡层5以这样的方式形成：使得防止渗入蓄水池2的水的大部分通过阻挡层5进入该阻挡层5上面或下面的区域。

由于水仅能够通过通道6渗透，则所述一阻挡层5或多个阻挡层5用来延长水通过蓄水池2的多孔材料3的渗径。通过延长该渗径，水在地表下保持较长的时间段。因此，其可以在蓄水池2内保持较长的时间段。而且，水在较长的时间段中过滤，因此提高了净化后的水的质量。

根据本发明的系统1的贮水能力以及由根据本发明的系统1净化的水的质量随所使用的阻挡层5的数目而提高。

可以通过以下事实来具体解释净化后的水的质量的提高：由于该阻挡层5或多个阻挡层5，水穿过根据本发明的系统1的速率降低或一再重复降低。为了实现高净化级别，尽可能低的流速特别有利。

当水到达阻挡层5时，由于随后的渗流水以及由于通道6的有限开孔，水开始积聚。通常，水以开孔方式(通过材料的内部或者经由从一种材料到下一材料的壁孔)和闭孔方式(始终围绕单独的材料)穿过多孔材料3。然而，在该积聚情况下，水特别有效地并且特别深地进入多孔材料3的毛细管。因此，在开孔方式下其表现得更合适。这确保在紧接在该阻挡层5之前的区域中，尘土颗粒或泥土颗粒可以特别有效地沉淀或下沉在多孔材料3的孔中和孔上。

优选地，一个或多个阻挡层5以水平方式放置，如图1和图2中所示。当阻挡层5以水平方式放置时，水通过根据本发明的系统1的渗径最长，这对净化后的水的质量有非常积极的影响。然而，如果最终不丢失阻挡层5的延长水的渗径的特性的话，阻挡层5的任意其他的倾斜位置也是可能的。系统内的单独的阻挡层5可以各具有相同的倾斜度，但是在它们的倾斜度上也可以彼此不同。

用于水的一个通道6或用于水的多个通道6总体占据相对于阻挡层5的整个表面很小的表面积。优选地，该表面积的量为5％到20％。8％到15％的表面积尤其是优选的。相对于阻挡层5的整个表面的10％到12％的表面积是最优选的。

优选地，用于水的通道6位于选择的位置中。例如，用于水的通道6可以位于阻挡层5的外围区域中，如图1中的示例化实施方式所示。优选地，用于水的通道6位于紧邻阻挡层5的端部之前处。正好位于阻挡层5的端部处的用于水的通道6是最优选的。即在系统1的两侧上的位置处，在该位置处，阻挡层5与蓄水池2直接接触。如果水开始在该区域中通过阻挡层5渗入，则水沿着阻挡层5经过的路径大致对应于可能的最大值。在该情况下，净化结果特别好。

由于可能能够通过通道6的数目、尺寸和/或几何形状来以任一方式改变水通过根据本发明的系统1的流速这一事实，可以针对任一分离问题找到适合的分离速率且无论水的污染程度如何，可以利用根据本发明的系统1实现非常好的净化结果。

为此，可以有利的是将通道6的孔即几何形状构造成可控制。例如，可以控制一开闭装置来根据需求完全或部分地闭合或打开所述通道6。可以以电气方式和/或机械方式来执行这样的控制。然而，为了避开电气装置，可以构造开闭装置，所述开闭装置例如取决于渗透入系统1的水的总量或在阻挡层5处积聚的水的总量或者取决于比如土壤的温度或者湿度的外部条件来自动地调节水通过通道6的流速。在具有若干阻挡层5和通道6的系统1中，当然，取决于例如放置在阻挡层5的上面和下面的多孔材料3，所述几何形状可以相同或者可以不同。而且可以安装以不同方式控制的开闭装置或阀门，以在不同的多孔材料3的区域中设置不同的流速。

已证实，如果阻挡层5内的用于水的通道6以狭缝或孔的形式设置是特别有利的。

在至少两个阻挡层5的情况下，优选的是在每一情况下将两个相邻阻挡层5的通道6以相对于彼此偏移的方式放置(参见图2和图3)。用于水的通道6放置得彼此相反是最佳的。

通过用于水的通道6的偏移布置，水通过根据本发明的系统1的渗径被延长或形成至可能的最大程度。反过来，这意味着水在根据本发明的系统1内的保持时间增长。例如，在给定的体积和具有被选择的多孔材料3的情况下，具有两个阻挡层5且在每一情况下用于水的通道6相反地位于所述阻挡层5的端部的根据本发明的系统1内的水的保持时间大致为不包括任何阻挡的系统中的水的保持时间的3倍，在具有三个阻挡层5的根据本发明的系统1的情况下，水在该系统中的保持时间大致为不包括任何阻挡的系统中的水的保持时间的4倍。然而，待净化的水的保持时间段增长对净化后的水的质量有非常积极的影响。而且，每单位时间和每体积单元有更多的水可以存储在根据本发明的系统1中。

位于阻挡层5上面和下面的多孔材料3可以是同一种材料。然而已证实，如果阻挡层5上面和下面多孔材料3不同是十分有利的。原因如下：通过使根据本发明的系统1内的多孔材料3的孔隙度不同，水反复地经受新的阻力或吸引力，所述新的阻力或吸引力使根据本发明的系统1的内部中的水以不同的流速向前移动。这又一次增强了过滤后的水的质量。

根据本发明的系统1提供与饮用水质量相对应的水质级别。如果水由根据本发明的系统1保持于地下至少19天的时间段，则其事实上是未受微生物污染的或无菌。通过利用多孔材料3例如硅沙，硅沙通过所述存储而反复地经受不同的压力并以电极化回应该压力(压电效应)，微生物实际上被杀死或灭活。通过使用各种各样的多孔材料3，还可进一步地促进该过程。

水的质量取决于其与多孔材料3相互作用的量以及相应地水渗径的长度。因此，较深的蓄水池2提供的水质比较浅的蓄水池2好。因此，该蓄水池的深度可以随水被存储的目的而变化。通常，饮用水需要的净化程度比用于灌溉的水高。水的质量还在蓄水池2内从顶部到底部变化，尤其是积聚在不同阻挡层5处的水。蓄水池2的深度可以针对其改变的另一方面是被存储的水需要多深。例如，出于灌溉目的，不同类型的植物使其根在土壤的不同深度中。

例如，用于高尔夫球场的主要植物是深草障碍区和球穴区上的草。草的根浅且因此本发明的系统1需要通常在土壤下30cm到50cm的范围中提供用于灌溉的贮存水。优选地，使用沙子作为多孔材料3的

优选地，蓄水池2和/或阻挡层5包括地工织物。地工织物在其最简单的实施方式中进而包括被聚氨酯浸透的织造材料或非织造材料的层。

使用地工织物具有以下优势：如果可能的话，不想要的水比如沿海地区中的盐水不能够进入或渗入到根据本发明的系统1中。而且，出于存储目的而引入到根据本发明的系统1中的水(人为地或通过降雨而自然地)被保持在该系统1内。水不能够完全地渗入较深的层中。地工织物的另一优势是其还参加土壤结构的热导致或机械导致的移位(例如在地震的情况下)。通过其稳定性和气候耐性，即使在使用了相当长的时间段之后，地工织物仍抵抗根或尖石对其造成的破坏。

还有利的是，地工织物的外形可以适于该地点的地形。这可以归因于制造该地工织物的特定方法。因此，包括地工织物的蓄水池可以以十分灵活的方式使用。这节省了例如用于土方工作的时间和额外费用。

用于地工织物的聚氨酯可以由两组分系统的聚合作用形成，所述两组分系统由多元醇组分和异氰酸酯组分构成，所述多元醇组分包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、环氧丙烷均聚物和粉状分子筛，异氰酸酯组分包括二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯。

多元醇组分和异氰酸酯组分的质量比优选地在大约108∶15到大约102∶21的范围中、更优选地在大约106∶17到大约104∶19的范围中且最优选地大约为105∶18。

如果所述地工织物包括非织造材料，则已证实如果此外该非织造材料包括长度为3cm到15cm的人造短纤维是非常有利的。优选地，人造短纤维由选自聚丙烯、聚乙烯、聚丙烯腈、聚酰胺、聚氯乙烯和聚酯的合成材料构成。

非织造材料还可包括线。选择性地，也可包括由弹性聚合物构成且主要由天然原料构成的片状结构(叶)。

所述人造棉或线(如果需要的话)和/或叶可以连接在一起使得它们的强度与方向无关。因此，实现了表面构造，该表面构造相对于地可以弯曲并且有效地适合于凸凹不平的次表面，而不具有导致结构损坏的风险。

如果地工织物包括织造材料，则该由交叉线和纤维系统(织物)构成的该织造材料专门地用作增强材料且用来容纳聚氨酯。

可以以下列方式制造地工织物：首先，挖掘指定的地面区域。土挖掘量对应于根据预计的降水量和要存储的所需水量的计算值。接着，将用作增强材料的层放置在待封上的地面(即，深洼)上以便覆盖表面。随后，通过喷洒机将多元醇组分和异氰酸酯组分喷洒在准备好的层上。这两种组分最后在短时间段(若干分钟)内自行凝固，因此形成聚氨酯。

当喷洒上所述两种组分时，在由非织造材料或织造材料构成的层中，存在于以上描述的纤维、线和/或叶之间的腔和/或中间空间被填充，使得凝固之后，这些腔和/或中间空间基本上被密封。同时，所述纤维、线和/或片状结构通过聚氨酯来以机械方式固定地彼此连接，其中由于特定的网状结构，完全保持了聚氨酯的极大灵活性。

本文中，词语“基本上密封”应当理解为表示水通过该层的通道输出(按层表面的每平方米和时间计，公升水)因浸透的聚氨酯而大大被降低，当与相同的但不具有聚氨酯的层相比时，优选地至少降低99％、更优选地至少降低99.9％。特别优选的是，通过聚氨酯来提供密封效果，使得制造成的地工织物不渗水且因此不漏水。

在涂覆第一层聚氨酯后，可以通过涂覆第二层来重复该喷洒过程。这再一次增强了该层的稳定性。

当需要时，还可将第二层织造材料或者非织造材料覆至形成的地工织物上。该第二层可用作防止根进入的额外保障。

即使在地工织物优选地包括第二层织造材料或非织造材料的情况下，存在该第二层中的腔和/或中间空间由聚氨酯填充。而且，该第一层和第二层通过聚氨酯粘合在一起。

已证实，如果所述第一层和/或所述第二层的外表面也涂覆有聚氨酯则是特别有利的。

聚氨酯具有以下优势：其具有高抗扯强度和撕裂范围(远远超过200％)。其耐受所有的环境影响并且还耐受含盐土壤或者被污染的土壤。其也不经受任何的老化过程和脆化过程。即使当一直暴露在天气中时，其可以耐受20年的时间段。将聚氨酯与非织造材料或织造材料一起使用有助于进一步延迟聚氨酯的老化(延迟大约一个数量级)。

而且，如图1、图2和图3中的示例化实施方式所示，根据本发明的系统1包括水收集容器4。该水收集容器4从蓄水池2的底部至少延伸到蓄水池2的表面。而且，水收集容器4包括位于最上面的阻挡层5以上的开口7和位于最下面的阻挡层5以下的至少一个开口8，水可以通过开口7、8流动。

如图1、图2和图3所示，水收集容器4还可以是喷水池。然而，可以使用任何其他适当的水收集容器4。例如，水收集容器4还可以是水通道。

优选地，水收集容器4通过开口7连接到排水站9。该排水站9可以排出这样的水：通过其流体动力势而流到最下面的阻挡层5以下的多孔层中并接着进一步通过一个开口8或多个开口8进入水收集容器4。图2和图3中的示例化实施方式示出了排水站9。

已证实，如果排水站9以其完全封闭水收集容器4中的开口的方式形成(参见图3)是有利的。以此方式，没有水(例如雨水)能够通过开口7流入水收集容器4。因此，水收集容器4中的水位不会被无意地改变。而且，水收集容器4内的水不会被未过滤的水污染。

优选地，开口8是孔或狭缝。如果水收集容器4包括多于一个的开口8，则这些开口8可以以孔和/或狭缝的形式存在。然而，它们还可采用任何其他的适当形式。在图1到图3中的示例化实施方式中，水收集容器4包括以狭缝的形式的开孔。通过选择开孔8的数目、尺寸和几何形状，可能改变水渗入水收集容器4的流速。当选择开口8的尺寸和几何形状时，需要确保：如果可能的话没有多孔材料3进入水收集容器4。

以优选方式，排水站9是水泵站。

通过从水收集容器4抽出水，水通过根据本发明的系统1的流速可以改变(流体动力势改变)。

例如，在抽出之后蓄水池2内的水位相比于水收集容器4内的水位越高且由多孔材料3提供的对渗入的水的阻力越小，水进入蓄水池2越快。

因此，通过所述抽出步骤，可能改变渗入水在根据本发明的系统1内的保持时间段，反过来这影响待净化的水的质量。

优选地，抽取出过滤后的水，使得蓄水池2内的水的保持时间尽可能地长，因为水渗入蓄水池2的内部的时间越长，其越纯净。如果在过滤期间渗入水反复地经受新压力比，这也对净化结果有特别有利的影响。开始，水渗透入系统1，直到其到达蓄水池2的底部的最下面的阻挡层5为止。由于随后的流水，系统1中的水位上升，接着通过作为升流管的水收集容器4和通过阻挡层5的通道6，从下面沿着向上的方向推动水。这引起水在系统1中再循环。由于继续从上面流入的水，该再循环引起进一步提高系统1中的水的净化。

图5示出另一实施方式，在该实施方式中，系统1包括换句话说容器4包括其他开口11，其中所述其他开口11中的每一个开口直接位于一个阻挡层5的上面。而且，图5中示出了导管12，导管12为水通过所述开口11中的一个开口渗入到排水站9提供了一通道，使得可以移除水，例如抽出。

在系统1中的多个阻挡层5的每一阻挡层处积聚的水可以通过附加的孔儿获得。优选地，每一开口11和开口8可以被控制为打开或闭合，因此可以选择性地自系统1仅移除在多个阻挡层5的特定的一个阻挡层处积聚的水。

针对不同的用途，可能需要不同的水质。例如，用于灌溉的水自然比饮用水所需的质量低。而且，不同的植物需要具有例如不同肥料量或不同营养物量的水。由于因利用多孔材料3的每一添加层(水通过其渗透)而水质进一步提高的事实，在不同净化阶段中移除水的可能性是可能的。

优选地，每一开口11设置有开闭装置，可以控制该开闭装置打开或闭合或者部分地打开。可以以电方式或机械方式来控制这样的开闭装置。取决于所需的水质，可以将适当的开闭装置打开以从系统1移除水。当移除水时，优选地其他的开闭装置是闭合的。而且在开口11(通过该开口将水自系统1移除)下的用于水的通道6应当闭合，以便发生水不再渗透入更深的层中。

在所述另外的开口11的每一个开口处，即直接在每一阻挡层5前面的开口处，优选地放置一传感器，该传感器测量该阻挡层5处的水质。该传感器优选地是生化传感器并适于测量水中的颗粒的浓度。通过多个传感器中的每一传感器尤其可测量杀虫剂、杀真菌剂、营养物和肥料的浓度。可以使每一传感器工作以执行连续的测量、间隔地测量或者根据例如用户的特定要求的测量。

通过传感器，可以一直监测每一开口11处的水质并可以移除具有合适质量的水。系统1还可包括自动控制，该自动控制针对特定用途确定通过哪一开口11移除水。由此，自动控制考虑一个或多个传感器的测量。例如，如果需要具有特定浓度(不多，不少)的肥料或杀虫剂的水，则自动控制可以确定水在哪一阻挡层5处满足这些要求，并且可以控制个别开口11处的个别开闭装置打开而其他开闭装置闭合。如果例如因从上面渗入的新水和/或因改变系统1的净化能力的可能的外部影响，在开闭装置敞开的该阻挡层5处积聚的水的所述浓度随时间改变，如果个别传感器指示具有所述特定浓度的水存在的话，所述自动控制可以确定闭合所述开口11并打开在另一阻挡层5(例如，在上面或下面的阻挡层)处的另一闭合的开口11。

如图3中的示例化实施方式所示，栽培层10可以应用到在根据本发明的系统1的最上面的阻挡层5上的多孔材料3的层上。栽培层优选地是含腐殖质的层，但也可以是某景观，比如公园或高尔夫球场。

已证实，如果最上面的阻挡层5上的多孔材料3具有高毛细作用程度或高的吸水系数则是特别有利的。

毛细作用是物理性质，其是由粘着性、内聚性和表面张力建立的且有助于在微毛细管、缝隙和孔中以各种方向(即也在与地心引力相反的方向上)传输流体以及该流体中含有的物质。

如果在较高层中的多孔材料3具有微毛细管，则其吸收水直到其饱和并不能够再吸收水为止。接着该水使含腐殖质的层作为直接蓄水池。因此，还可能使低降水量的区域中的植物生长。

优选地由微孔构成的多孔材料3的该高毛细作用层还具有用于根据本发明的整个系统1的隔离层的作用。其可以以十分有效的方式保持水且还可防止水在土壤表面上蒸发。

在本发明的另一实施方式中，如图6所示，设计了由根据本发明的水存储系统1连接而形成的灌溉网100。所连接的一个水存储系统1可以作为主要系统1a，而其他的水存储系统1可以是次要系统1b。主要系统1a优选地设置在海平面以上高于次要系统1b，最优选地，比该次要系统1b高30m到40m。主要系统1a和一个或多个次要系统通过分布系统连接，该分布系统优选地是导管1c，主要系统1a相对于次要系统1b的势能提供了水压，因此水可以从主要系统1a流入次要系统1b。所述一个或多个次要系统1b优选地位于景观中的较低位置处，即槽谷、排水沟等，以收集来自周围地层的水。

通过分布很多被连接的系统1，可以实现例如用于灌溉田地、公园或高尔夫球场的大量水源。当需要灌溉的区域增多时，还可再将根据本发明的系统1的次要系统添加到该分布网中。可以在连接的系统1之间抽水或者可以自上述系统1中每一系统如上所述地排出水。

如图6所示，具有根据本发明的一个或多个水存储系统1的灌溉网100具有至少一个蓄水池2和沟渠13，沟渠13连接到至少一个蓄水池2。沟渠13优选地填充有多孔材料3。沟渠13在要被灌溉的土壤下沿着一区域延伸或穿过该区域。替代沟渠13，在要被灌溉的区域下的较大的水穴可以起到同一作用。蓄水池2的尺寸优选地基于安装有该灌溉网的该区域中的降水量选择。蓄水池2的体积与沟渠13的体积比率也取决于所述降水量。

优选地，提供一个或多个调节器14，以控制沟渠13中的水位。例如，可以通过将水抽取至蓄水池2来降低沟13中的水位，或者可以通过将水从蓄水池抽取至沟渠来使水位上升。沟渠13中的水位也可与蓄水池2中的水位相同，使得不需要抽取。优选地，在蓄水池2属于以上所述的次要水存储系统1b的情况下，可以通过将水抽取到主要水存储系统1a中或者通过将水从主要系统1a中放至次要系统1b中来控制水位，且因此可以相对于主要水存储系统1a来调整水位。因此，取决于灌溉所需的水量(季节性不同)，可以调整沟渠13中的水位。

通过以上所述的将沟渠13(可以通过不同的开口8和11、开闭装置和导管12，从其获得位于蓄水池2中的不同阻挡层5处的水)连接到蓄水池2，不仅可以调节沟渠13中的水位，还可以控制灌溉沟渠中的水的水质即杀虫剂、营养物、杀真菌剂或肥料的浓度。

以上所述的灌溉网100可以容易地安装并不可见地混入景观中。而且，这样的灌溉系统的维修费低。因此本发明提供了一种成本效率很高的解决方法。这对高尔夫球场的设计尤其有用，高尔夫球场期望这样的新型的节约的解决方法。很久以来，为了提供高尔夫球场的极佳外观，尤其用于浇水、灌溉和施肥的费用是很高而必须的。

例如，球穴区的草具有浅根且很敏感，即其需要正确地浇水并且需要不多不少的化肥等。具体地，如果在冬季还需要球穴区的草的话，需要在夏季对草进行定期灌溉。通过以上，高尔夫球场可以配备有有效的灌溉网100。以上所述的调节器14可以用来调节在例如灌溉沟渠13中水将上涨到的高度以支持草的最佳生长。例如，通过使沟渠13填充有适当的水量，正确量的施肥可以用于草的最佳生长。

对于球穴区的草而言，可以紧接在长草土壤下提供水穴而替代以上描述的沟渠13。优选地，这些水穴中的多孔材料3是沙子。在降水多的情况下，被沙子填充的水穴还可以作为排水道，以防止水积累在球穴区上。

本发明涉及另一水存储和水净化系统1’。

图4示出了根据本发明的另一实施方式的用于水存储和水净化的系统1’。如图4中所示，系统1’包括基本上不渗水的、人造的并且外部被限定边界的蓄水池2’。

如图4中所示，蓄水池2’可以以特定的水槽形状形成。然而，其还可以采用任何其他适合的形状。例如，其可以形成半球形。

关于蓄水池2’的其他特性，参照以上描述。其相应地适用于本发明的该另一实施方式。

优选地，蓄水池2’包括地工织物，地工织物在其最简单的实施方式中进而包括由聚氨酯浸透的织造材料或非织造材料的层。

用于地工织物的聚氨酯可以由两组分系统的聚合作用形成，所述两组分系统由多元醇组分和异氰酸酯组分构成，所述多元醇组分包括聚醚多元醇、聚酯多元醇、环氧丙烷均聚物和粉末状分子筛，异氰酸酯组分包括二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯。

关于非织造材料和织造材料的其他组分(纤维、线、叶)，参照根据本发明的方法的第一实施方式中的地工织物的描述。这同样适用于地工织物制造方法。

蓄水池2’至少部分地填充有多孔材料3’。在本发明的范围内，词语“至少部分地”应当理解为表示蓄水池2’要至少填充有以充分有效的方式存储和净化水所需的多孔材料3’那样多的多孔材料3’。

优选地，多孔材料3’是卵石、沙石、沙子(例如硅沙)或它们的混合物。然而，也可以使用亚粘土、粉土和/或粘土。如果其他材料因其多孔性以及其所有腔的体积与其外体积的比率而能够存储并运输水，则也可以使用所述的其他材料，举例而言，比如合成材料

通过选择多孔材料3’，可能改变根据本发明的系统1’内的水的流动特性。

水总是寻找阻力最小的路径。根据本发明的系统1’内的水的流动特性也是如此(这也适用于系统1)。未被水饱和的多孔材料3’吸收水，而被水饱和的多孔材料3’将水排到较不饱和的区域中。则水流因这样而产生。毛细作用沿着蓄水池2’的底部的方向被增强的多孔材料3’的使用确保例如水被吸引(除了地心引力以外)入位于更深的层中。然而，如果选择毛细作用沿着蓄水池2’的表面的方向增强的多孔材料3’，则水被吸(与地心引力相反)至更高的层中。

因此，已证实，如果具有不同毛细作用程度的不同层多孔材料3’位于蓄水池2’内是有利的。

如果较低层中的多孔材料3’比较高层中的多孔材料3’更多孔则是特别有利的。在该情况下，可能实现过滤后的水的非常高的水质等级(饮用水质量)。

根据本发明的系统1’还包括水收集容器4’，水收集容器4’从蓄水池2’的底部至少延伸至蓄水池2’的表面，其中水收集容器4’包括在上部区域中的开口6’和在下部区域中的至少一个开口5’，水可以通过开口5’、6’流动。

优选地，水收集容器4’是喷水池或水通道。在图4中的示例化实施方式中，该水收集容器4’是喷水池。

水收集容器4’可以通过较高的开口6’连接到排水站7’(见图4)。因其流体动力势渗透至蓄水池2’的底部那样深并接着进一步地通过一个或多个开口5’进入水箱4’的水被通过排水站7’抽出。

排水站7’可以是例如水泵站。通过在水泵的帮助下将水从水收集容器4’抽出，可以通过根据本发明的系统1’增强水流的内在流体动力势。

已证实，以使水在蓄水池2’内的保持时间尽可能地长的方式选择流体动力势是特别有利的。原因是水渗透入蓄水池2’的速度越缓慢，其到达水收集容器4’时越纯净。

优选地，开口5’是孔或狭缝。如果水收集容器4’包括多于一个的开口5’，则这些开口5’可以以孔和/或狭缝的形式存在。然而，开口5’还可采用任何其他的适当形式。图4中的示例化实施方式中的水收集容器4’包括以狭缝的形式的开口5’。通过选择开口5’的数目、尺寸和几何形状，可能改变水渗入水收集容器4’的速度。当选择开口5’的尺寸和几何形状时，需要确保：如果可能的话，没有多孔材料3’进入水收集容器4’。

已证实，如果排水站7’以完全封闭水收集容器4’中的开口6’的方式形成(见图4)是有利的。以此方式，没有水(例如雨水)能够通过开口6’流入水收集容器4’。因此，水收集容器4’中的水位不会被无意地改变。而且，水收集容器4’内的水不会被未过滤的水污染。

如图4中的示例化实施方式所示，栽培层8’可以被应用至根据本发明的系统1’的最上层多孔材料3’上。栽培层优选地是含腐殖质的层。

已证实，如果最上层中的多孔材料3’具有高程度的毛细作用或高吸水系数，则是特别有利的。则位于毛细管中的水可以作为直接蓄水池而用于含腐殖质的层。因此，也可以在地球上非常干燥的区域中实施密集式园艺。

根据本发明的系统1和系统1’尤其适于农业应用和林业应用，例如用于复垦土壤或重新造林。而且，根据本发明的系统1和系统1’适用于水存储(例如，雨水存储)和水净化。要过滤的水可以是雨水。同样可以利用根据本发明的系统1和系统1’实施海水淡化(用于提供饮用水)。

根据本发明的系统可以不取决于地点而使用。例如，还可以在靠近海的沿岸区域中或者在土壤中具有高盐含量的区域中使用。已知的用于水净化和水存储的系统未提供关于此的任何解决方法。

根据本发明的系统1和系统1’可以确保在干燥区域中供应水。通常，甚至可能实现进一步的收获庄稼。

而且，利用根据本发明的系统1和系统1’可以将水净化至特别高的质量等级。利用基本上不渗水的蓄水池2和蓄水池2’确保已被过滤的水或仍待过滤的水不受(可能的话)载有例如污染物的渗入系统1、系统1’的水污染。

而且，将多孔材料3与至少一个阻挡层5结合使用延长了水的渗径，因此使得可能将水保持在所述蓄水池内很长一段时间(特别有效的水存储)。通过另外使用各种多孔材料3，还可进一步增强系统1的储水能力。而且，净化后的水的质量得到进一步提高。

现在将通过以下示例说明本发明。以下示例(如原文所述)仅是出于说明目的提供的，而不限制本发明的范围。

示例

为了制造该蓄水池，将非织造材料的层放置在邻近海岸挖掘地面至深3.5m、宽5m、长10m的深洼中。将第一层聚氨酯覆至该层上，该聚氨酯具有以下制剂：

多元醇组分：                            重量份

-聚醚多醇                               25

(可由环氧乙烷和乙二醇聚合获得，MG440)

-聚酯二醇                               26

(可由乙二醇和己二酸聚合而获得，MG390)

-聚酯二醇                               6

(可由乙二醇和己二酸聚合而获得，MG340)

-氧化丙烯的均聚物                       7

-聚醚多醇                               15

(VoraluxHN370，羟基值为26-30mg KOH/g)

-聚醚多醇                               13

(可由丙二醇和乙二醇聚合而获得，MG4000)

-1，4-丁二醇                            7

-5A磨碎分子筛                           4

总量：                                  103

异氰酸酯组分

-二苯甲烷-4-4’-二异氰酸酯              21

总量：                                  21

通过高压清洗机喷洒所述制剂。用于多元醇组分和异氰酸酯组分的喷洒压强大约为200巴。单独地喷洒这两种组分。用于异氰酸酯组分的喷洒温度为25℃，用于多元醇组分的喷洒温度为35℃。两个喷嘴的相对喷洒输出对应于多元醇组分与异氰酸酯组分的质量比。施加很多制剂使得实现连续渗透该层。在涂覆这些成分之后，通过聚合作用形成聚氨酯。对于形成另一聚氨酯层重复该过程。在几秒内硬化之后，利用一层1m高的细沙填充形成蓄水池的地工织物。将阻挡层覆至该细沙上，之后涂覆另一1m高的沙层。这之后是另一阻挡层和高度为1m的卵石层。涂覆的最后一层是0.5m高的土层。根据与所述蓄水池相同的方法制造两个10m长的阻挡层。两个阻挡层各在其一侧上的、位于阻挡层端部前的0.5m处包括10个孔，所述10个孔具有10cm的直径且间隔10cm。将所述两个阻挡层以所述孔彼此相反放置的方式添加到所述蓄水池中。最后，将宽0.3m、长4m的喷水池安装在所述蓄水池中。在下部区域中，所述喷水池具有以长10cm、宽2cm的狭缝形式的5个开口。最后，所述喷水池的上端部连接到抽吸泵。

接着，人工地利用水灌溉所述蓄水池。

结果：

水的流速：可能的话，流速低以获得特别有利的净化结果，

水泵排量：当水从底部向上推动时，水泵排量非常低

水的质量：饮用水

Claims (34)

1.一种用于高尔夫球场的水管理系统，所述水管理系统具有灌溉网（100），所述灌溉网（100）包括至少两个水存储和水净化系统（1），每一个水存储和水净化系统（1）包括：

（i）至少部分地填充有多孔材料（3）的蓄水池（2），

（ii）多个阻挡层（5），所述阻挡层（5）用于延长水的渗径，其中所述阻挡层（5）位于基本上不渗水的、人造的且外部被限定边界的蓄水池（2）内，每一所述阻挡层（5）设置有用于水的至少一个通道（6），所述多孔材料（3）位于每一所述阻挡层（5）的上面和下面；以及

（iii）水收集容器（4），所述水收集容器（4）从所述蓄水池（2）的底部至少延伸至所述蓄水池（2）的表面，

其中所述水收集容器（4）包括位于最上面的阻挡层（5）的上方的第一开口（7）和位于最下面的阻挡层（5）的下方的至少一个第二开口（8），水能够流动通过这些开口，

其中所述水收集容器（4）还包括第三开口（11），所述第三开口（11）位于每一阻挡层（5）处，

其中栽培层（10）被置于所述最上面的阻挡层（5）上面的所述多孔材料（3）上，

其中第一水存储和水净化系统（1）是主要系统，至少一个第二水存储和水净化系统（1）是至少一个次要系统（1b），以及

其中所述主要系统（1a）和所述至少一个次要系统（1b）通过导管（1c）彼此连接；

所述水管理系统还包括：

至少一个沟渠（13），所述至少一个沟渠（13）连接到至少一个次要系统（1b），其中所述至少一个沟渠（13）直接设置在待灌溉的地点处，或

-至少一个水穴，所述至少一个水穴连接到至少一个次要系统（1b），其中所述至少一个水穴设置在紧接在待灌溉的区域下方。

2.如权利要求1所述的系统，其中所述至少一个第二开口（8）和每个所述第三开口（11）设置有开闭装置，所述开闭装置适于打开或闭合各个开口（8，11）。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述多个阻挡层（5）基本上水平地放置在所述蓄水池（2）内。

4.如权利要求1所述的系统，其中用于水的所述通道（6）置于各自所述阻挡层（5）的靠外的区域中。

5.如权利要求4所述的系统，其中所有的两个相邻阻挡层（5）的用于水的所述通道（6）以相对于彼此偏置的方式放置。

6.如权利要求1所述的系统，其中用于水的所述通道（6）以狭槽或孔的形式提供。

7.如权利要求1所述的系统，其中用于水的所述通道（6）设置有可以打开或关闭的开闭装置。

8.如权利要求1所述的系统，其中在所述阻挡层（5）上面和下面的所述多孔材料（3）是相同的，或者其中在所述阻挡层（5）上面和下面的所述多孔材料（3）是不同的。

9.如权利要求1所述的系统，其中所述栽培层（10）是高尔夫球场、公园或含腐殖质的层。

10.如权利要求1所述的系统，其中所述水收集容器（4）通过所述第一开口（7）连接到排水站（9）。

11.如权利要求10所述的系统，其中所述排水站（9）是水泵站。

12.如权利要求1所述的系统，其中所述系统被设计成使得用于灌溉目的的水存储在土壤以下的30cm到50cm的范围中。

13.如权利要求1所述的系统，其中所述蓄水池（2）包括水槽形状的或半球形的外观。

14.如权利要求1所述的系统，其中所述多孔材料（3）选自沙石、卵石和沙子或它们的混合物。

15.如权利要求1所述的系统，其中所述阻挡层（5）和/或所述蓄水池（2）包括地工织物。

16.如权利要求1所述的系统，其中所述主要系统（1a）设置在海平面以上高于所述至少一个次要系统（1b）。

17.如权利要求1所述的系统，其中所述主要系统（1a）设置在海平面以上高于所述至少一个次要系统（1b）且高度差在30m到40m的范围中。

18.如权利要求1所述的系统，其中所述至少一个次要系统（1b）位于景观中的较低位置中，以收集来自周围地层的水。

19.如权利要求18所述的系统，其中所述至少一个次要系统（1b）位于槽谷或排水沟中。

20.如权利要求1所述的系统，其中所述沟渠（13）或所述水穴填充有多孔材料。

21.如权利要求20所述的系统，其中所述沟渠（13）或所述水穴填充有沙子。

22.如权利要求21所述的系统，其中填充有沙子的所述水穴起到排水道的作用，以防止水积聚在所述栽培层（10）上。

23.如权利要求21所述的系统，其中填充有沙子的所述水穴起到排水道的作用，以防止水积聚在高尔夫球场上。

24.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括调节器（14），所述调节器（14）适于相对于其所连接的所述至少一个次要系统（1b）来调节所述至少一个沟渠（13）或水穴中的水位。

25.如权利要求24所述的系统，其中所述调节器（14）在以下方面控制提供给所述沟渠（13）或水穴的水：所述水的水质。

26.如权利要求24所述的系统，其中所述调节器（14）在以下方面控制提供给所述沟渠（13）或水穴的水：所述水的杀虫剂、杀真菌剂、肥料和/或营养物的浓度。

27.如权利要求1所述的系统，其中所述灌溉网（100）能够与住宅区、旅店、商务区或工业区连接。

28.如权利要求1所述的系统，其中所述灌溉网（100）能够通过导管与住宅区、旅店、商务区或工业区连接。

29.如权利要求28所述的系统，其中所述导管可以连接到所述蓄水池（2）、所述主要系统（1a）或所述次要系统（1b）中的至少一个。

30.如权利要求28或29所述的系统，其中每一导管包括至少一个供水导管和至少一个排水导管，所述至少一个供水导管用于将来自周围环境的水供给所述系统，所述至少一个排水导管用于将来自所述系统的净化的水排放回所述周围环境。

31.一种整体水管理系统，所述整体水管理系统包括权利要求27到30中任一项所述的用于高尔夫球场的水管理系统以及位于所述水管理系统的周围环境中的耗水对象。

32.如权利要求31所述的系统，其中提供有预净化系统，以便以化学方式、机械方式或生物方式净化自所述耗水对象供应至用于高尔夫球场的所述水管理系统的水。

33.一种如权利要求1到32中任一项所述的系统用于农业和林业应用的用途。

34.如权利要求33所述的用途，其中所述系统用于园艺、用于复垦土壤或用于重新造林。