CN107846854A - 漂浮生态系统 - Google Patents

Abstract

一种用于部署在水体中的漂浮生态系统，该生态系统包括多个伸长构件，该多个伸长构件被并排布置并且在伸长构件之间界定一个或更多个对应的伸长种植道。这些种植道允许以预定的横向间隔插入和支撑植物。伸长构件有利地是弹性的并且靠近地间隔开，以便为插入种植道中的植物提供结构性支撑。该生态系统还可以包括部分可生物降解的和部分耐用和/或不可生物降解的材料或部件；可生物降解的部分最初为改善植物的建立提供天然的种植介质，然后随着其分解而为根部伸展和植物生长让路。

Description

漂浮生态系统

本发明涉及支撑种植介质的生态系统，并且特别地提供一种生态系统或生态系统的体系(system of ecosystems)，其漂浮并且可以被用于处理污染水、废水、水产养殖、饮用水、工业用水、栖息地供应品(habitat provision)、水生园艺以及用于污染水体的修复。

发明背景

城市中超过50％的河流和河道都衬有竖直的工程化边缘，其通常是混凝土、钢、砖或石头的。这些边缘为具有大型挺水植物(emergent macrophyte)的水生生态系统建立它们自己及其相关的无脊椎动物以及为水生生物群落茁壮成长提供了有限的机会。

在这些情况下管理水质和提供栖息地和水生生物舒适度的挑战在本领域是众所周知的。本发明的目的是通过提供模块化的漂浮生态系统(modular floating ecosystem)来克服这些类型的情况的挑战，所述模块化的漂浮生态系统可以沿着陡峭的工程化河道河岸或其他建立地点被安装，以在这些类型的地点中以最小的土建工程来建立生态系统。

发展中国家中大于80％的污水处于未处理的状态。此外，商业和农业带来了乡村城市(rural urban)和工业中心两者的水污染。水污染被认为是全球性问题；淡水资源可能会受到损害——而且可能已经有限——并且还存在环境问题，例如沿海水域和河口的劣化。

用新的处理厂来管理水质的挑战是巨大的，并且在本领域是众所周知的。已知的挑战包括处理扩漫性污染、管理变化的水位、应对洪水情况和在深水建立栖息地和植被、在不存在天然河岸的地区建立栖息地和植被。

本申请人先前已经开发了用于处理污染水及类似物的集成的水处理系统，其更侧重于需要曝气的严重污染的水体。例如，如在英国专利公开第GB2489037A号中所示，其包括适于漂浮在水体中的一个或更多个模块、用于悬浮在水体中的一个或更多个附接的生长介质元件；以及悬挂在所述模块上的一个或更多个曝气装置，该曝气装置用于使水体曝气，并且适于在所述一个或更多个附接的生长介质元件被布置在水流内的地方产生水流。

附接的生长介质元件可以被工程化，或替代地可以是天然的并且例如由活的植物和根来提供。集成的水处理系统还可以支撑种植生态平衡，例如以建立大量根群作为附接有活的基质的生长处理介质(live substrate attached growth treatment media)。种植介质还可以补充由曝气设备扩散的氧气，并且还可以为恶臭气体提供初级过滤。

本发明的实施方案的目的是提供漂浮生态系统的结构和/或材料上的改进和增强，所述漂浮生态系统更好地支撑用于附接的生长处理介质和/或植物介质的活的基质。其他益处和优点将从以下描述中变得明显。

发明概述

根据本发明的第一方面，提供了一种生态系统，该生态系统包括两个或更多个伸长构件，所述两个或更多个伸长构件被并排布置并且在它们之间界定一个或更多个对应的伸长种植道(elongate planting lane)。

优选地，生态系统是用于部署在水体中的漂浮生态系统。

优选地，伸长构件是基本上平行的(substantially parallel)。替代地，伸长构件是基本上同心的。

优选地，伸长构件是弹性的。优选地，伸长部件紧密相间。优选地，相邻的伸长构件彼此邻近以向位于种植道中的植物提供结构性支撑。

可选地，伸长构件被选择成提供预定的弹性。例如，伸长构件可压缩至其初始宽度的50％并且可以恢复至其初始宽度的至少90％。

伸长构件可以包括向伸长构件提供弹性的内部膨胀层(inner expansion layer)和外部限制层(outer containing layer)。

注意，生态系统还可以被称为岛。因此，术语生态系统和岛可以互换使用而不偏离据此限定的本发明的范围。此外，不管是基本上平行的并排、基本上同心的并排还是其他方式的并排，并排都应被理解为包括伸长构件的任何布置，只要种植道被提供在伸长构件之间。

种植道允许植物沿着生态系统的长度以预定的横向间隔插入。

种植道可以被适应成、布置成、配置成或以其他方式在其中接纳一个或更多个植物。优选地，一个或更多个植物可以延伸穿过种植道，使得它们的根可以穿过生态系统。

优选地，生态系统包括三个或更多个伸长构件，所述三个或更多个伸长构件可以是直的、成角度的或曲线形的，从而限定偏移曲线(offset curve)、平行的或螺旋形的图案，所述图案在其间界定两个或更多个对应的种植道。

替代地或额外地，生态系统可以包括至少一个连续的伸长构件，所述至少一个连续的伸长构件被布置以形成并排的、基本上平行的或基本上同心的伸长构件。在特定实施方案中，单个连续的伸长构件被布置成界定多个伸长构件。单个连续的伸长构件可以遵循螺旋形路径或蛇形路径。可选地，所述连续的伸长构件或额外的连续的伸长构件被布置成界定漂浮生态系统的边界。

可选地，伸长构件是有浮力的。可选地，伸长构件可以包括闭孔泡沫材料、闭合或密封的塑料泡(closed or sealed plastic bubble)、能够由回收的容器专门制成或构造的闭合或密封的容器、多束由有浮力的材料制成的条(bundles of strips of buoyantmaterial)和织造的有浮力的席子(woven buoyant matting)中的一种或更多种。伸长的种植道和(可选地有浮力的)伸长构件可以以线性方式来布置，或者根据预期形状的细节以弯曲的同心的平行弧、偏移曲线或螺旋形来布置。视这种布置，术语并排应被理解为包括同心的。

可选地，伸长构件可以是中空的。伸长构件可以是圆筒形的(cylindrical)。相应地，伸长构件可以是管状的。伸长构件当然可以包括任何横截面形状，包括圆形、椭圆形、六边形或其他形状。中空的伸长构件可以界定空隙，空隙可选地提供动物栖息地。替代地或额外地，有浮力的材料可以被布置在中空的伸长构件的至少一部分内以提供浮力。

优选地，伸长构件包括弹性材料。弹性材料可以被包括在形成伸长构件的片中。替代地或额外地，伸长构件在其中包含或容纳一个或更多个弹性构件。优选地，伸长构件包括保护性材料。

优选地，伸长构件包括芯吸材料。芯吸材料可以包括毛细管湿气芯吸层(capillary moisture wicking layer)。

优选地，伸长构件包括昆虫不可穿过的材料。可选地，伸长构件包括植物不可穿过的材料。

最优选地，伸长构件包括多层式材料，该多层式材料可以包括弹性层、内表层、外表层和保护性外网格层(protective outer mesh layer)中的一个或更多个。在优选的实施方案中，多层式材料包括弹性内层、内表层、外表层和保护性外网格层。

可选地，伸长构件可以被布置为使得最靠近生态系统中心的构件的高度更高，以便为生态系统部件提供堆积的效果(mounded effect)。替代地或额外地，伸长构件可以被堆叠或以其他方式被布置成实现生态系统的期望的高度或不同的高度，并且可选地实现种植道的期望的深度或不同的深度。

可选地，生态系统包括种植介质，种植介质可以是复合材料并且可以包括有机材料和无机材料中的一种或组合。种植介质可以包括织造的或非织造的塑料网格、木质素基纤维(lignin based fibre)、椰壳纤维、木纤维(wood fibre)、纤维素和塑料纤维中的一种或更多种。有机材料和无机材料可以通过交织、织造、毡化、模制、卷曲被组合或被包括在带纹理的网格(textured mesh)中，层可以被粘合并且稳定化，并且通过粘合层压、针刺毡化(needle felting)、熔化或胶粘来固定，例如利用诸如瓜尔胶或聚丙烯酰胺、胶乳、石灰或混凝土浆料的元素来固定。

可选地，种植介质可以包含亲水性芯吸介质层。

优选地，种植介质被包含在生态系统的外层中。替代地和/或额外地，种植介质被包括在生态系统内的填充介质中。可选地，种植介质位于生态系统内的一个或更多个种植道内。

可选地，生态系统包括布置在生态系统内和/或种植道中的内部填充介质。填充介质可以包括椰壳纤维、塑料纤维、矿物涂覆的纤维、土壤、生物炭(bio-char)、泥炭藓(sphagnum moss)、岩粉、木质素基纤维、塑料球和塑料瓶中的一种或更多种。填充介质可以被折叠或填塞至漂浮生态系统中。填充介质可以包括有机种植材料和无机种植材料的组合。

可选地，生态系统包括结构性网格(structural mesh)或稀松布(scrim)。优选地，结构性网格围绕生态系统。优选地，结构性网格将生态系统的部件保持在生态系统内。优选地，网格允许植物插入穿过网格进入被包括在生态系统中的种植介质中。

结构性网格可以包括热塑性网(thermoplastic net)、不锈钢网格、孔片(aperture sheet)和支撑格栅中的一种或更多种。

可选地，结构性网格顶层可以借助于预切割的扎带(pre-cut tie)、预弯曲的金属丝或其他可拉伸的簇绒材料(tensile tufting material)而接合至底部网格层。

可选地，生态系统还包括基底层。优选地，基底层支撑生态系统。基底层可以提供结构刚度和/或对系统基底的限制(containment)。优选地，基底层包括一个或更多个孔以允许植物根部穿过。该一个或更多个孔可以与种植道重合。基底层可以包括一个或更多个网格层。一个这样的网格层可以将土壤和/或碎石保持在生态系统内。同一网格层或另一个网格层可以为生态系统提供结构性支撑。同一网格层或另一个网格层可以允许植物根部穿过其中以悬浮在生态系统被布置在其中的水体中，该生态系统在这种情况下最优选地是漂浮生态系统。

可选地，生态系统结构可以包括外围边缘，该外围边缘可以包括钢丝绳，钢丝绳可以提供将各个生态系统部件连接在一起的高强度的周边装置。

可选地，生态系统还包括框架。框架可以包括在其端部处连接的多于一个构件。构件可以包括在其端部处密封的多段管道或多节管道(lengths or sections of pipe)，以便提供竖直凸缘，所述构件可以通过竖直凸缘彼此连接。构件可以是有浮力的。替代地，框架可以包括在其端部处连接的单个管状构件。单个构件可以包括与伸长构件的材料基本上相同的材料。可选地，该单个构件与伸长构件中的一个或更多个邻接。包括单个构件的框架可以用有浮力的材料填充。

在第一方面的优选实施方案中，可以漂浮的生态系统包括被布置以形成基本上平行的或同心的伸长构件的一段或更多段连续的圆筒形或管状的材料，其中所述伸长构件内包含的材料和/或物质是弹性的，以便将种植道中的物质保持在基本上平行的或同心的伸长构件之间。在第一方面的替代实施方案中，同样可以漂浮的生态系统包括材料片，所述材料片被打褶或起皱以形成多于一个的伸长构件和所述伸长构件之间的对应的多于一个的伸长种植道，其中所述打褶或起皱的片的至少上部是有弹性的以便将物质保持在种植道中，并且其中所述打褶的或起皱的片的下部形成生态系统的基底。所述下部可以允许根部从其中穿过并且允许将种植介质保持在生态系统中。

种植材料可以被保持在由伸长构件和生态系统的基底界定的空间中。植物可以被保持并支撑在伸长构件之间。漂浮生态系统还可以包括支架，该支架界定漂浮生态系统的边界并且为漂浮生态系统提供结构性支撑和/或浮力。

本发明的第一方面的实施方案可以包括与本发明的任何其他方面的任何基本的、优选的或可选的特征相对应的特征，反之亦然。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于部署在水体中的漂浮生态系统，该漂浮生态系统包括种植介质，该种植介质包括有机材料和无机材料的组合。

注意，种植介质可以替代地被定义为包含可生物降解材料和不可生物降解材料的组合、或非耐用材料和耐用材料的组合。

有机的、可生物降解的和/或非耐用的材料最初提供用于改善植物建立的天然种植介质，然后随着其分解而为根部伸展和植物生长让路，而无机的、不可生物降解的和/或耐用的材料提供初始的物理支撑并且可选地提供不间断的物理支撑。

优选地，种植介质被包含在生态系统的外层中。替代地或额外地，种植介质被包含在漂浮生态系统内的填充介质中。

可选地，漂浮生态系统包括多于一个基本上平行的构件，所述多于一个基本平行的构件在其间界定一个或更多个对应的种植道。

可选地，种植介质位于该一个或更多个种植道内。

本发明的第二方面的实施方案可以包括与本发明的任何其他方面的任何基本的、优选的或可选的特征相对应的特征，反之亦然。

根据本发明的第三方面，提供了一种用于部署在水体中的漂浮生态系统，该漂浮生态系统包括并排的、基本上平行的、同心的或偏移弯曲的多于一个构件，该构件在其间界定一个或更多个对应的种植道，并且所述漂浮生态系统包括由有机材料和无机材料的组合构成的复合种植介质。

可选地，种植介质占据该一个或更多个种植道。

本发明的第三方面的实施方案可以包括与本发明的任何其他方面的任何基本的、优选的或可选的特征相对应的特征，反之亦然。

根据本发明的第四方面，提供了一种漂浮生态系统的体系，该体系包括多于一个根据任一前述方面的漂浮生态系统。

可选地，该多于一个漂浮生态系统可以被连接。替代地，该多于一个漂浮生态系统可以是分开的。

本发明的第四方面的实施方案可以包括与本发明的任何其他方面的任何基本的、优选的或可选的特征相对应的特征，反之亦然。

根据本发明的第五方面，提供了一种安装漂浮生态系统或漂浮生态系统的体系的方法，包括提供根据任一前述方面所述的漂浮生态系统或漂浮生态系统的体系，以及将所述漂浮生态系统或漂浮生态系统的体系部署在水体内。

可选地，该方法包括在漂浮生态系统或漂浮生态系统的体系的种植道内提供一个或更多个植物。可以在将漂浮生态系统或漂浮生态系统的体系部署在水体内之前，在将漂浮生态系统或漂浮生态系统的体系部署在水体内期间，或可替换地在将漂浮生态系统或漂浮生态系统的体系部署在水体内之后，提供植物。

本发明的第五方面的实施方案可以包括与本发明的任何其他方面的任何基本的、优选的或可选的特征相对应的特征，反之亦然。

根据本发明的第六方面，提供了一种种植介质，该种植介质包括有机的、可生物降解的和/或非耐用的材料与无机的、不可生物降解的和/或耐用的材料的组合。

本发明的第六方面的实施方案可以包括与本发明的任何其他方面(且特别是第一方面和第二方面)的任何基本的、优选的或可选的特征相对应的特征，反之亦然。

根据本发明的另一方面，提供了基本上如本文参考附图所描述的漂浮生态系统或漂浮生态系统的体系。

根据本发明的另外的方面，提供了基本上如本文参考附图所描述的种植介质或种植层(planting layer)。

本发明的方面可以包括与本发明的任何其他方面的任何基本的、优选的或可选的特征相对应的特征，反之亦然。

附图简述

现在将参考附图描述仅作为实例的本发明的各种实施方案，其中：

图1图示了根据本发明的至少一个方面的实施方案的漂浮水处理生态系统的横截面侧视图；

图2图示了根据本发明的至少一个方面的实施方案的另一个漂浮水处理生态系统的横截面侧视图；

图3图示了根据本发明的至少一个方面的实施方案的另外的漂浮水处理生态系统的横截面侧视图；

图4图示了根据本发明的至少一个方面的实施方案的另外的漂浮水处理生态系统的横截面侧视图；

图5图示了根据本发明的至少一个方面的实施方案的漂浮水处理生态系统的另一个变体的横截面侧视图；

图6图示了根据本发明的至少一个方面的实施方案的漂浮水处理生态系统的第六个实例的横截面侧视图；

图7图示了漂浮水处理生态系统的第七个实例的横截面侧视图，其中图7b图示了不一定漂浮的水处理生态系统的第七个实例的变体的横截面侧视图，两者都根据本发明的至少一个方面的实施方案；

图8以平面图图示了根据本发明的至少一个方面的实施方案的生态系统的实例，所述生态系统可以通过塑造单个连续的伸长构件而形成；以及

图9图示了根据本发明的至少一个方面的实施方案的生态系统的第八个实例和变体的横截面侧视图。

优选实施方案的详细描述

在下文的描述中，相同或相似的参考数字表示在用于说明本发明的一个或更多个方面的各实施方案中的对应特征。

图1图示了根据本发明的至少一个方面的实施方案的漂浮生态系统1的横截面侧视图。

可以看出，生态系统1包括一系列平行构件13，平行构件13在其之间界定一系列对应的通道或种植道15。这些种植道15允许植物16沿着生态系统1的长度以预定的横向间隔插入。设置在同一种植道15内的植物16的纵向间隔可以根据期望的效果来选择或改变。例如，这允许植物以不同密度种植，例如对于小植物更靠近地在一起而对于较大植物则更远地间隔开。

生态系统的顶层或外层11包括层，该层包含有机材料和无机材料的组合；此材料固有地是部分可生物降解的和部分耐用的。在此实施方案中，不同的材料是互连的，但是不同的材料可以以允许组合的优点被实现和利用的任何方式被组合。可以包括例如椰壳纤维和/或木纤维的有机材料提供了用于改善植物的建立(plant establishment)的天然种植介质。当植物被建立时，有机材料慢慢腐烂，这为根伸展和植物生长让路。可以包括例如塑料纤维和/或塑料非织造网格(plastic non-woven mesh)的无机材料提供了持久的且不可生物降解的种植介质，以便提供耐久性和持续的物理支撑。此外，在有机材料已经腐烂之后，剩余的无机种植介质固有地，并且可能显著地，是多孔的。

在此特定的实施方案中，有机材料和无机材料通过缠结各自的纤维而组合。然而，材料可以被织造在一起、被针刺毡化(needle felted)、被层压、被模制，包括三维卷曲材料或带纹理的网格材料。

在生态系统1的主体内布置多孔填充介质12，多孔填充介质12也占据种植道15并且对生态系统以及对容纳在生态系统内的任何植物16提供物理支撑。填充介质12可以包括椰壳纤维、塑料纤维、矿物涂覆的纤维、木质素基纤维、塑料球、塑料瓶或任何其他合适的材料，并且可以例如通过折叠或填塞被填充到生态系统的主体中。注意，填充介质12可以替代地包括与顶层或外层11相同或类似的材料；即有机材料和无机材料的组合。

界定种植道15的平行构件13可以是向生态系统提供浮力的有浮力的芯构件(buoyant core member)。这些有浮力的芯构件可以由闭孔泡沫、封闭或密封的塑料泡或容器、多束有浮力的条、织造的有浮力的席子或任何其他合适的材料构成。例如，多行塑料瓶或类似物可以被使用并且提供一种实现期望的长度、宽度和高度的有浮力的平行构件的模块化方式(modular way)。在整个生态系统中，长度、宽度和高度可以是一致的或变化的。

围绕生态系统1的主体并且使顶层或外层11绕着生态系统的其他部件有效地保持就位的是结构性张紧网格层(structural tensioning mesh layer)14。网格层14在提供结构性支撑和保持材料处于生态系统1的主体内的同时，允许植物16被插入和/或生长穿过网格14提供的结构性张紧层。此实施方案中的网格层14包括热塑性的织造的或非织造的网。然而，网格层14可以替代地(或另外地)包括适合于部署在水体中的金属网，例如不锈钢网格。替代地，可以使用开孔板或支撑格栅。

另外的结构性支撑由支撑基底层17提供。支撑基底层17可以包括与顶层或外层11相同或类似的材料。可以采用基本上实心的/连续的基底层，在这种情况下，可以提供对应于种植道15的伸长孔。

本文描述的任何单个特征或其任何组合的优点可以在漂浮水处理生态系统或系统中被利用，而不必要求存在所有这样的特征。换句话说，申请人已经设想了上文和其他地方描述的特征的任何组合。

还可以预见的是，除了由支撑基底层和/或结构性张紧网格层提供的结构性支撑之外，还可以通过并入一层稀松布、多层稀松布或框架来提供额外的结构性支撑。除了平行构件之外，或实际上替代平行构件，框架也可以向生态系统1提供浮力。因此，设想的是，平行构件不需要是有浮力的。结构性张紧网格层还可以封装框架，并且此外，生态系统的顶层或外层11(包括有机材料和无机材料的组合)也可以围绕框架或缠绕在框架上。框架还可以用来界定生态系统的形状并且提供用于将两个或更多个生态系统连接在一起的装置。图2图示了图1中所示的漂浮水处理生态系统的变体，其中提供了框架22，框架22为漂浮生态系统1提供浮力以及结构性支撑。

在未示出的另一个示例性实施方案中，框架被提供有一系列六行的密封容器，在这种情况下是塑料瓶，或塑料管道的密封的节段。现在可以获得具有可变浮力和复杂设计的定制漂浮结构，同时保持强度。通过使用较大直径的内部构件可以获得较高的浮力，并且通过使用较大的壁厚可以获得较大的结构刚度和强度。当然，可以使用四段塑料管道来提供生态系统的诸如矩形或正方形的四边形形状。

而在图1和图2所示的实施方案中，内部构件13是梯形的，图3中所示的实施方案采用圆形横截面的内部构件13。事实上，可以使用任何形状的内部构件13。

图3中所示的生态系统1还包括围绕内部构件13的多个层17、18、19。在此实施方案中，层17包含可拉伸稀松布材料，层18包含束缚表面涂层，并且层19包含有机纤维层。当然，取决于情况和/或环境考虑，可以采用任何数量或组合的这样的层、类似的层和另外的层。

图4示出了本发明的另一个替代实施方案，该实施方案采用修圆的平行内部构件13，内部构件13可以被倒置铸造(cast upside down)或在直立位置层叠(layered up)。图4b示出了图4的实施方案，其可以通过倒转铸造(inverted casting)而被装配到倒置的模具中；在将组成部分铸造和定位在它们各自的位置之后，生态系统可以简单地被倒转，以便插入植物16和/或布置在水体中。

图5示出了可以以铸造工艺生产的生态系统的另外的实例，其中可生物降解的和耐用的元件11通过利用预铸造的、预干燥的木质素基纤维和混凝土浆料板(concreteslurry board)而制成，其中木质素纤维提供元件的可生物降解的方面，并且混凝土浆料混合物将木纤维粘合在一起并提供元件的耐久的/非生物降解的方面。向浆料混合物中添加的添加剂可以包括以下的元素：波特兰水泥、石灰、生物炭、细菌、种子或孢子孕育剂(sporeinoculant)、天然粘合剂、着色剂、岩粉或类似的无毒添加剂。

替代地，如上文所述的可生物降解的和耐用的元件可以层叠至倒置的模具中，并且平行构件和种植道从顶部被压入就位，如图5b中所示。

可以通过以下方式来施加粘合表面材料18：通过将表面材料喷射或层叠在下面来作为模具中的第一层，并且将复合材料添加在顶上；或者通过在单元已经从模具中移除之后利用喷雾器(spray applicator)或其他装置将表面材料施加至顶表面来应用表面材料。

在本发明的其他实施方案中，其可以是上文或本文其他地方所描述或设想的任何实施方案的变体，生态系统可以被提供有湿气输送层或湿气芯吸层。图6图示了本发明的实施方案，其中芯吸材料23被布置在生态系统1中及其周围。湿气芯吸材料的集成可以意味着不需要灌溉，因为生态系统可以是自我供水的。此实施方案和图5中所示的实施方案还被提供有生长介质21以支持例如细菌生长、小植物生长和/或处理生物膜(treatmentbiofilms)。

在此实施方案中，可生物降解的和耐用的元件11通过以下方式制成：利用混凝土或其他粘合剂来形成浆料混合物；将几种等级的可生物降解的纤维结合在一起，并且从而提供可渗透的且部分可生物降解但耐用的元件。再次，浆料混合物中的添加剂可以包括以下的元素：波特兰水泥、石灰、生物炭、细菌、种子或孢子孕育剂、天然粘合剂、着色剂、岩粉或类似的无毒添加剂。与图4和图5中所示的实施方案相比，顶表面(在铸造期间是底表面)的形状是不规则的。这样的不规则的形状可以为生态系统提供有机的(organic)且因此更自然的外观。具体形状——不规则的或规则的——可以至少部分基于美学考虑来选择。

在这些实施方案中，生态系统可以通过在通常由玻璃纤维或塑料或金属制成的预制模具中铸造来产生。在铸造工艺完成后，可以将饰面外涂层粘合剂(finishing topcoatbinder)应用至顶表面上。

图7示出了另一个替代实施方案，其中通过创建材料的卷(roll)或筒(cylinder)以形成伸长构件13来产生生态系统，与前述实施方案一样，伸长构件13在其间界定一系列对应的通道或种植道15。

伸长构件13本身包括弹性内层13a、内表层13b、外表层13c和保护性外网格层13d。弹性内层13a为伸长构件13提供总体弹性，这允许它们例如在相邻构件13之间插入植物16时变形，并且弹回以将插入的植物16保持就位。内层13a的弹性还用于将内表层13b和外表层13c压在一起并压靠保护性外网格层13d。

这些构件13为布置于种植道15中的植物16提供了坚固的支撑，而不需要桩(stake)或扎带。这种支撑被提供，而不管植物的大小如何，并且在植物未成熟或是小的填塞物(plug)时益处可能较小，并且随着植物生长到成熟，具有可能需要的增加的坚固性。虽然每个植物被有效地支撑，就好像它被容纳在篮子中一样，但是弹性不会过度地限制横向生长(即在垂直于种植道的方向上)，并且因为种植道15本身是连续的，所以沿着道15不存在限制。

这消除了把植物栽种在花盆里(pot)、重新栽种在花盆里以及随着植物生长而可能重新定位植物的需求。此外，通过允许根系沿向下方向扩张，大的根群可以被容纳。伸长构件的弹性性质的另一个益处是在支撑厚的种植层时防止了泥泞(puddling)。

内表层13b可以包括芯吸材料或土工布、毡和/或可以是至少部分地可生物降解的和芯吸性的。如上所述，芯吸性能够使生态系统至少部分自我供水，并且可以消除对灌溉的需求。优选地，内表层可以被根和蠕虫(在外表层13c下面，见下)穿过，但是起到昆虫屏障的作用。

在伸长构件13的至少上半部上延伸的外表层13c可以包括椰皮毯层(coirblanket layer)、毡层和/或聚乳酸(PLA)层。外表层对于植物和植物根部可以是不可穿过的，以便限制生长并防止被最有活力的植物所主导，并且还限制了杂草在种植物种之间生长的机会。

注意，在本实施方案中的伸长构件13内的内部空间13e在提供适当的入口的情况下可以充当诸如青蛙、蝾螈等两栖生物的栖息地，或者如果适当大的话，充当诸如水獭的其他水生或半水生动物的栖息地。

在伸长平行构件13之间并且在种植道15内示出了可选的种植介质填充物12，种植介质填充物12包括(例如)椰壳纤维、木纤维、椰纤土(cocoa peat)、泥炭(peat)、泥炭藓、活藓、土壤和/或木片材料中的一种或其混合物。

在生态系统的周边周围提供密封的漂浮室22，漂浮室22为漂浮生态系统1提供浮力以及结构性支撑。基底层17在漂浮室22的相对侧之间延伸。基底层包括顶部网格17a、底部网格17b，并且可选地包括布置在顶部网格17a和底部网格17b之间的基底材料17c，例如泡沫、木片、大麦秆和/或椰壳。基底层17支撑伸长平行构件13和可选的种植介质填充物12以及位于种植道15中的任何植物16和延伸穿过种植道的任何植物根部16a。

在此实施方案中，顶部网格17a是提供介质支撑和土壤和/或碎石保持的1cm网格，而底部网格17b仅仅是提供物理支撑并且界定生态系统1的底表面的结构性网格(但是根部16a当然可以突出到底表面下方并且延伸到生态系统布置在其中的水体中)。

此实施方案相对于现有技术装置提供了显著优点，其中的一些优点与之前的实施方案共享，并且其中的一些优点可以是此实施方案(和变体)独有的。提供了多层次的种植(multiple tiers of planting)，其可以适应不同但接近的湿度要求。例如，填充物12可以界定水生植物种植区域，其中种植介质被基底层17饱和约束(saturated bounded)并且其中相邻的伸长构件13接触或紧靠在一起。潮湿的种植区域可以被提供成超过土壤潮湿但不饱和的程度。表面种植由伸长构件本身的表面来容纳。以这种方式，各种植物类型(陆生、水生、苔藓等)可以彼此相邻地种植或被容纳，以获得美学益处和生物多样性优点。

注意，在替代实施方案中，上述的密封的漂浮室22可以通过将与形成伸长构件13的材料类似的材料的长卷或筒的端部接合在一起形成环而被形成。该卷或筒内的内部空间可以被填充有浮力的材料，例如泡沫。事实上，漂浮室22并且甚至基底17可以被省略(如图7b中所示)，并且如本申请中的其他地方所提到的，未必漂浮的生态系统可以享有本发明的优点，但是如果需要或期望，漂浮或有浮力的生态系统同样可以被部署在陆地上。在图7b中所示的可以根据需要也可以漂浮并且部署在水面上的实施方案中，种植介质填充物12已经被省略。如果部署在陆地上，地面或土壤可以视情况而定地代替基底17和/或种植介质填充物12，并且根部16a将简单地延伸到地面或土壤中。

如上所述，伸长构件和它们界定的平行的种植道或通道(在上述任何实施方案中)可以以线性方式布置，或者可以根据预期形状的细节以弯曲的或同心的平行弧、偏移曲线或螺旋形来布置。视这种布置，术语平行的应被理解为包括同心的。

在享有本发明的各个方面和实施方案的益处的一个这样的替代实例中，可以预见的是，与形成图7实施方案中的各个伸长构件13的材料类似的材料的单个连续的卷或筒可以以螺旋形布置，这会界定整体圆形或椭圆形生态系统(参见图8a)。替代地，材料的连续的卷或筒可以被打褶或以蛇形方式布置，通过这种方式，所述材料折叠在其自身上几次以界定大致正方形或矩形的生态系统(参见图8b)。在图8c中所示的实例中，材料的卷或筒的最后一段围绕周边缠绕以界定边界或整体的周边支架。材料的卷或筒的这部分可以用有浮力的材料填充以实现有浮力的周边支架，正如图8a中所示的螺旋形的最外面的环可能的那样。类似的布置可以被用来在有或没有整体周边支架的情况下来界定六边形生态系统或者实际上被用来实现任何形状。在每种情况下，如参考前面的实施方案所描述的，将在伸长构件的相邻部分之间提供平行的(或同心的)种植道15。

明显的是，穿过图8a-图8c中所示的每个实施方案的X-X线的横截面可以类似于图7a和图7b中所示的横截面。

伸长构件13和对应的种植道15可以以如图9中所示的另一种方式实现。单个片可以以图9c中清楚地示出的方式被横向地打褶或起皱以产生如图9a和图9b中所示的生态系统。这里，并排的伸长构件13由打褶的片的上半部提供，并且种植道15被界定在伸长构件13之间并延伸到由打褶的片的下半部提供的基底17。打褶的片的下半部可以用来容纳种植填充物12以支持植物生长并且将营养物等供应给布置在种植道15中的植物。

注意，单个片可以是单层结构，或者由与参考前述实施方案所描述的任何材料对应的多层结构构成。如前所述，特别有利的是，出于上述原因，片和/或形成片的材料是弹性的，以便为伸长构件提供对应的弹性。替代地，片可以仅仅是柔性的，并且位于伸长构件内的材料或物体可以提供弹性。例如，伸长构件可容纳或包含泡沫圆柱体，这还可以有助于将片成形为期望的构造。

再次，此生态系统可以被配置或布置为漂浮，或可以不必漂浮，这取决于环境和特定的应用。例如在图9a中，伸长构件可以用多孔的或有浮力的材料填充，这样的材料能够使生态系统漂浮。替代地，如图9b中所示，伸长构件可以是中空的并且基本上是空的。这本身可以为整个生态系统提供浮力，或者其可以只被部署在陆地上。

本文描述的实施方案使生态系统的浮力能够被良好地控制和良好地限定，并且通过确定种植介质可以布置在生态系统内的方式，可以维持均匀的浮力。此外，根据本发明的生态系统为植物的茁壮成长提供了高度多孔的种植介质和环境，同时还防止蚊子在其中部署了一个或更多个生态系统的水体的表面上繁殖。

如上文所预期的，一些漂浮生态系统可以被部署在水体内，以提供漂浮生态系统的体系。这些漂浮生态系统可以被连接在一起，或者被允许相互独立地在水体的表面上移动。根据美学和/或实际要求，不同的生态系统可以被提供有不同的植物或多种植物。例如，这样的生态系统可以在审美上有吸引力，但仍提供减少污染和保护环境的水处理能力，而无需在形式或功能上妥协。同样，一些基于陆地的生态系统可以被连接在一起或彼此邻近地布置。还值得注意的是，以平行的(或同心的)行布置的种植道特别适合于园艺和/或农业生长的应用；例如，本文所述类型的生态系统可以在诸如马铃薯、棉花、玉米(玉蜀黍)、豆类和甜菜的行间作物(row crop)的生长中找到应用——无论是在漂浮生态系统、基于陆地的生态系统上还是在事实上这样的生态系统可以被部署的任何其他地点。

注意，图1、图4和图5中所示的生态系统被提供有可选的连接件20，连接件20使相同的、相似的或不同的生态系统能够彼此接合。注意，任何数量的不同生态系统可以以任何形状、方式或形式来接合，这取决于期望的效果，例如水体的形状和/或美学考虑。

本发明提供了一种可以漂浮以用于部署在水体中的生态系统，该生态系统包括多个伸长构件，该多个伸长构件被并排布置并且在它们之间界定一个或更多个对应的伸长种植道。这些种植道允许以预定的横向间隔插入和支撑植物。本发明还提供了部分可生物降解的和部分耐用的和/或不可生物降解的材料或部件；可生物降解的部分最初为改善植物的建立提供天然的种植介质，然后随着其分解而为根部伸展和植物生长让路。

本发明的前述描述已经被呈现用于图示和描述的目的，且并非意图是穷尽的或将本发明限制到所公开的精确形式。所述实施方案被选择并描述，以便最佳地解释本发明的原理及其实际应用，从而使本领域中的其他技术人员能够在各种实施方案中以及在适合于所设想的特定使用的各种修改的情况下最佳地利用发明。因此，可以并入另外的修改或改进而不偏离本文所意图的本发明的范围。例如，已经参照一些漂浮生态系统例示了本发明，因为其在水体中具有特别的和有益的用途，但是其不应该限于在漂浮生态系统中的应用，并且可以替代地被部署在基于陆地的生态系统或其他生态系统中。

Claims (47)

1.一种漂浮生态系统，用于部署在水体中，所述生态系统包括两个或更多个伸长构件，所述伸长构件并排布置并且在所述伸长构件之间界定一个或更多个对应的伸长的种植道。

2.根据任一前述权利要求所述的生态系统，其中所述伸长构件中的至少一个是弹性的。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的生态系统，其中相邻的伸长构件彼此邻近以向位于所述种植道中的植物提供结构性支撑。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的生态系统，其中所述伸长构件是基本上平行的。

5.根据权利要求1或权利要求2所述的生态系统，其中所述伸长构件是基本上同心的。

6.根据任一前述权利要求所述的生态系统，其中所述伸长构件包括向所述伸长构件提供弹性的内部膨胀层和外部限制层。

7.根据权利要求6所述的生态系统，包括来自以下组中的一种或更多种，所述组包括容纳在所述内部层与所述外部层之间的种子、肥料以及有机基质和矿物基质。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的生态系统，其中所述伸长构件包括内部向外挤压膨胀层和外部限制拉伸层以及位于所述内部向外挤压膨胀层和所述外部限制拉伸层之间的被张紧层，所述内部向外挤压膨胀层和所述外部限制拉伸层向所述伸长构件提供弹性，其中植物支撑物和水处理材料能够从包括明矾、铁、矿物粉末、有机纤维、种子、肥料的组中引入。

9.根据任一前述权利要求所述的生态系统，其中所述伸长构件包括湿气芯吸材料。

10.根据权利要求9所述的生态系统，其中所述湿气芯吸材料包括毛细管湿气芯吸层。

11.根据任一前述权利要求所述的生态系统，其中所述伸长构件包括可生物降解材料和不可生物降解材料两者，所述可生物降解材料是例如天然纤维或聚乳酸，所述不可生物降解材料是例如聚丙烯、聚乙烯或不锈钢。

12.根据任一前述权利要求所述的生态系统，其中所述生态系统还包括框架，所述框架包括在其端部处连接的多于一个构件，其中所述构件包括在其端部处密封的多段管道或多节管道，以便提供竖直凸缘，所述构件能够通过所述竖直凸缘彼此连接，并且其中所述构件是有浮力的。

13.根据任一前述权利要求所述的生态系统，其中所述种植道被适应成、布置成、配置成或以其他方式在其中接纳一个或更多个植物。

14.根据任一前述权利要求所述的生态系统，其中所述生态系统包括至少一个连续的伸长构件，所述至少一个连续的伸长构件被布置以形成伸长的并排的、基本上平行的或基本上同心的构件。

15.根据权利要求14所述的生态系统，其中单个连续的伸长构件遵循螺旋形路径或蛇形路径。

16.根据任一前述权利要求所述的生态系统，其中所述伸长构件包括以下中的一种或更多种：闭孔泡沫材料、闭合或密封的塑料泡、能够由回收的容器专门制成或构造的闭合或密封的容器、多束由有浮力的材料制成的条和织造的有浮力的席子。

17.根据任一前述权利要求所述的生态系统，其中所述伸长构件是管状的。

18.根据任一前述权利要求所述的生态系统，其中有浮力的材料被布置在中空的伸长构件的至少一部分内以提供浮力。

19.根据任一前述权利要求所述的生态系统，其中所述伸长构件包括保护性材料。

20.根据任一前述权利要求所述的生态系统，其中所述伸长构件包括昆虫不可穿过的材料。

21.根据任一前述权利要求所述的生态系统，其中所述伸长构件包括植物不可穿过的材料。

22.根据任一前述权利要求所述的生态系统，其中所述伸长构件包括多层式材料，所述多层式材料包括弹性内层、内表层和保护性外网格层。

23.根据任一前述权利要求所述的生态系统，其中最靠近所述生态系统的中心的伸长构件在高度上大于最靠近所述生态系统的周边的伸长构件。

24.根据任一前述权利要求所述的生态系统，其中所述伸长构件被堆叠或以其他方式被布置成实现所述生态系统的期望的高度或不同的高度，并且可选地实现种植道的期望的深度或不同的深度。

25.根据任一前述权利要求所述的生态系统，其中所述生态系统包括种植介质，所述种植介质能够是复合材料，并且所述种植介质能够包括有机材料和无机材料中的一种或组合。

26.根据权利要求25所述的生态系统，其中所述种植介质包括以下中的一种或更多种：能够是织造的或非织造的塑料网格、木质素基纤维、椰壳纤维、木纤维、纤维素和塑料纤维。

27.根据权利要求25或权利要求26所述的生态系统，其中所述有机材料和无机材料通过交织、织造、毡化、模制、卷曲被组合或被包括在带纹理的网格中，层能够被粘合并且稳定化，并且通过粘合层压、针刺毡化、熔化或胶粘来固定，例如利用诸如瓜尔胶或聚丙烯酰胺、胶乳、石灰或混凝土浆料的元素来固定。

28.根据权利要求25至27中任一项所述的生态系统，其中所述种植介质包含亲水性芯吸介质层。

29.根据权利要求25至28中任一项所述的生态系统，其中所述种植介质被包括在所述生态系统的外层中和/或所述生态系统内的填充介质中。

30.根据权利要求25至29中任一项所述的生态系统，其中所述种植介质位于所述生态系统内的一个或更多个种植道内。

31.根据任一前述权利要求所述的生态系统，其中所述生态系统包括布置在所述生态系统内和/或所述种植道中的内部填充介质，其中所述填充介质包括椰壳纤维、塑料纤维、矿物涂覆的纤维、土壤、生物炭、泥炭藓、岩粉、木质素基纤维、塑料球和塑料瓶中的一种或更多种，和/或其中所述填充介质包括有机种植材料和无机种植材料的组合。

32.根据任一前述权利要求所述的生态系统，其中所述生态系统包括结构性网格或稀松布，所述结构性网格或稀松布围绕所述生态系统并且将所述生态系统的部件保持在所述生态系统内。

33.根据权利要求32所述的生态系统，其中所述网格允许植物插穿所述网格而进入被包括在所述生态系统中的种植介质中。

34.根据权利要求32或权利要求33所述的生态系统，其中所述结构性网格包括热塑性网、不锈钢网格、孔片和支撑格栅中的一种或更多种。

35.根据任一前述权利要求所述的生态系统，包括结构性网格顶层，所述结构性网格顶层借助于预切割的扎带、预弯曲的金属丝或其他可拉伸的簇绒材料而接合至底部网格层。

36.根据任一前述权利要求所述的生态系统，其中所述生态系统还包括基底层，所述基底层支撑所述生态系统，为所述系统的基底提供结构刚度和/或限制。

37.根据权利要求36所述的生态系统，其中所述基底层包括一个或更多个孔以允许植物根部穿过，并且其中所述一个或更多个孔与所述种植道重合。

38.根据权利要求36或权利要求37所述的生态系统，其中所述基底层包括一个或更多个网格层以将土壤和/或碎石保持在所述生态系统内。

39.根据任一前述权利要求所述的生态系统，其中所述生态系统包括钢丝绳以提供高强度的周边以及将所述生态系统的部件连接在一起的装置。

40.根据权利要求1所述的生态系统，包括被布置以形成基本上平行的或同心的伸长构件的一段或更多段连续的圆筒形或管状的材料，其中所述伸长构件内包含的材料和/或物质是弹性的，以便将所述种植道中的物质保持在所述基本上平行的或同心的伸长构件之间。

41.根据权利要求1所述的生态系统，包括材料片，所述材料片被打褶或起皱以形成多于一个的伸长构件和所述伸长构件之间的对应的多于一个的伸长种植道，其中所打褶的或起皱的片的至少上部是弹性的以便将物质保持在所述种植道中，并且其中所打褶的或起皱的片的下部形成所述生态系统的基底。

42.根据权利要求41所述的生态系统，其中所述下部允许根部从其中穿过并且允许将种植介质保持在所述生态系统中。

43.根据任一前述权利要求所述的生态系统，其中种植材料被保持在由所述伸长构件和所述生态系统的基底界定的空间中。

44.根据任一前述权利要求所述的生态系统，其中植物被保持并支撑在所述伸长构件之间。

45.一种漂浮生态系统的体系，包括多于一个根据任一前述权利要求所述的漂浮生态系统。

46.一种安装漂浮生态系统或漂浮生态系统的体系的方法，包括提供根据任一前述权利要求所述的漂浮生态系统或漂浮生态系统的体系，以及将所述漂浮生态系统或漂浮生态系统的体系部署在水体内。

47.根据权利要求46所述的方法，其中在将所述漂浮生态系统或漂浮生态系统的体系部署在水体内之前，在将所述漂浮生态系统或漂浮生态系统的体系部署在水体内期间，或可替换地在将所述漂浮生态系统或漂浮生态系统的体系部署在水体内之后，在所述漂浮生态系统或漂浮生态系统的体系的所述种植道内提供一个或更多个植物。