JP2023532365A - 地下水面を備えたハイブリッド芝スポーツグラウンドの建設及び持続可能な管理のための方法、並びにハイブリッド芝スポーツグラウンド - Google Patents
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Abstract
本発明は、スポーツグラウンドの構造内の浅い地下水面の管理を伴う、ハイブリッド芝スポーツグラウンドの建設及び持続可能な管理のための方法であって、基部(F)上に配置された構造(S)を建設する第1のステップであって、構造は、N個の積層多孔質層(Ci)を含む、第1のステップと、最上層(Ci)の表面上に芝を設置する第2のステップであって、芝の設置が、可能であれば、播種によって行われ得、N層のうち、1つのハイブリッド層(H)は、(i)合成補強要素を含む栽培基材、又は(ii)ハイブリッド層(H)の空間を合成補強要素と共有する栽培基材のいずれかによって構成される、第2のステップと、を含む方法に関する。【選択図】図1
Description
本発明は、基材及び根の酸素化及び通気の必要性を尊重しながら、地下水面からの自発的な毛細管作用を介した根の十分な地下灌漑、及びスポーツ土壌の良好な機械的性能に資する水濃度を有する、構造内の調整可能なレベルでの地下水面を備えたハイブリッド芝スポーツグラウンドの建設及び持続可能な管理、特に節水の方法に関する。
好ましい実施形態では、方法は、グラウンド、すなわち、その灌漑のための水路網からの水なしで行うことができるグラウンドに水自律性を提供する。
上記と互換性のある別の好ましい実施形態では、方法はまた、根の活性酸素化、並びに基材及び芝表面の対流気候制御の環境責任プロセスを提案する。
本発明による持続可能なハイブリッド芝スポーツグラウンドは、基部(F)上に敷設された構造(S)を含み、この構造は、(i)少なくとも1つのハイブリッドプレイ層(H)を含む1つ以上の積層均質多孔質層、(ii)芝であって、芝の根がこのハイブリッドプレイ層(H)に固定されている、芝、及び(iii)水を構造内に持ち込むこと、構造から水を排出すること、その中に地下水面(N)を構成すること、及び最小深さ(Ppiezo min)と最大深さ(Ppiezo max)との間で変化することができる、浅い深さ(Ppiezo)における構造(S)内の圧力計レベルを管理することを可能にする手段を備える。
本発明は、全ての気候、特に温暖な気候、夏季の乾燥した気候、及び地中海型の厳しい冬季の降雨のある気候、又は熱帯気候で使用され得る。本発明はまた、熱帯又は亜地中海地域で比較的頻繁に見られる塩分の多い灌漑用水の状況にも対処する。
本発明は、本発明の3つのステップに対応する、3つのシステムに関する。
本発明の第1の部分は、本発明の一般的な範囲に関する第1のシステムである。基材の主毛細管曲線の関数としての、基材の組成の選択及び構造における地下水面の深さの経時的な発達の管理に関する一連の規則は、灌漑、根の酸素化、及び基材の通気の観点からの芝の必要性を確保する自発的な毛細管灌漑を保証することを可能にする。
本発明の第2の部分は、構造が、良好に機能するが、一定の貯蔵容積を有する特定の貯蔵層を含む特別な場合において、第1の部分で発展したシステムの枠組み内にある。次いで、本発明の第1の部分で定義される制約に基づいて時間の関数として地下水面の深さを管理するためのシステムによって、外部からの水の消費を最小限に抑えることを可能にし、時間の経過とともに芝生の灌漑のための地下水面における降雨水の貯蔵を最適化する。システムはまた、好ましくは、当該貯蔵層の上の基材層の所望の厚さを決定する。更に、当該貯水層が機械的に剛性な上面を有する場合、当該機械的に剛性な上面の存在にもかかわらず、スポーツ土壌の柔軟性を確保するために、最大地下水面深さの観点で、追加の制約が設けられる。
本発明の第3の部分はまた、第1の部分で発展したシステムの枠組み内にあり、当技術分野で知られている貯蔵層の欠点を克服するための代替的な解決策に関する。提案されている垂直に移動可能な基部容器及び新しい関連資源の使用により、貯蔵された水の量とは無関係な深さで、地下水面の可能な限り最良の管理が可能になり、冬季の降雨からの水を節約して、それを夏季に灌漑に使用し、毛細管作用の自発的な効率を最適化するために、貯蔵された水の量とは無関係に地下水面のレベルを選択し、最適な方法で、かつより低いエネルギーコストで、基材を通した地下水面からの水の上下搬送によって基材を酸素化及び冷却することができるようになる。
本発明の一般的な目的は、本発明の枠組みとして機能する4つの目的を達成するための基準と、本枠組み内の2つの追加の目的を提供することである。
-ここでは「根の酸素化ゾーン」と称される、根の発達が望まれる表面下の基材の部分では、根において基材孔隙における酸素量が、十分に高く、長期間にわたって低下することを避けることが重要である。その目的は、根の発達に悪影響及ぼすこと、すなわち、基材が自然界の地下水面のレベルに近すぎる場合、又は排水層の上の基材の厚さが、古典的に排水層上の基材で作られたスポーツグラウンドの場合に不十分である場合、温暖な気候において冬季に特に頻繁に起こる現象を避けることである。
-暑い天候では、暑い天候における表面付近の不十分な空気濃度が、病気の発症に有利であるため、表面付近の水濃度が高くなりすぎることは避けるべきであるが、表面における十分な空気濃度を有する深さで水濃度を増加させるプロファイルは、少なくとも植物が灌漑用水の不足によってストレスを受けない限り、病気を予防するための最良の可能な手段である。
-全ての季節、並びに特に夏季及び熱波の間、地下水面からの水の自発的な毛細管流は、芝が潜在的な蒸発散にできるだけ近い実際の蒸発散を提供することを可能にするのに十分な水を根に提供しなければならない。
-競技でのグラウンドの使用中、並びに特に建設構造が貯水のための硬化層を含むプロジェクトの場合、スポーツグラウンドは、柔軟性がなければならない、すなわち、身体活動の機械的応力に反応して抑制された反応を提供しなければならない。少なくとも4cmの「座層」、すなわち、当該硬化貯蔵層の真上に配置された基材の毛細管性による準飽和が存在する場合、硬質層の上のこの柔軟性は40%増加することが見出されている。
-ここでは「根の酸素化ゾーン」と称される、根の発達が望まれる表面下の基材の部分では、根において基材孔隙における酸素量が、十分に高く、長期間にわたって低下することを避けることが重要である。その目的は、根の発達に悪影響及ぼすこと、すなわち、基材が自然界の地下水面のレベルに近すぎる場合、又は排水層の上の基材の厚さが、古典的に排水層上の基材で作られたスポーツグラウンドの場合に不十分である場合、温暖な気候において冬季に特に頻繁に起こる現象を避けることである。
-暑い天候では、暑い天候における表面付近の不十分な空気濃度が、病気の発症に有利であるため、表面付近の水濃度が高くなりすぎることは避けるべきであるが、表面における十分な空気濃度を有する深さで水濃度を増加させるプロファイルは、少なくとも植物が灌漑用水の不足によってストレスを受けない限り、病気を予防するための最良の可能な手段である。
-全ての季節、並びに特に夏季及び熱波の間、地下水面からの水の自発的な毛細管流は、芝が潜在的な蒸発散にできるだけ近い実際の蒸発散を提供することを可能にするのに十分な水を根に提供しなければならない。
-競技でのグラウンドの使用中、並びに特に建設構造が貯水のための硬化層を含むプロジェクトの場合、スポーツグラウンドは、柔軟性がなければならない、すなわち、身体活動の機械的応力に反応して抑制された反応を提供しなければならない。少なくとも4cmの「座層」、すなわち、当該硬化貯蔵層の真上に配置された基材の毛細管性による準飽和が存在する場合、硬質層の上のこの柔軟性は40%増加することが見出されている。
達成されるべき最初の2つの目的は、本発明によれば、地下水面の最小深さの基準を生じさせ、次の2つは地下水面の最大深さの基準を生じさせる。更に、これらの4つの地下水面深さ基準(2つの最小値と2つの最大値)は全て、基材の特性に依存する。
本発明の一般的な枠組みとして機能するこれらの最初の4つの目的が達成されたら、本発明の目的は、以下の2つの追加の特定の目的を達成することである。
-芝の必要性を尊重しながら、一定の貯蔵容積で、当技術分野で知られている層のために、時間の経過とともに延期される芝の灌漑用に降雨水を貯蔵するために、地下水面の深さの管理を最適化することによって、外部からの水のコストと消費を最小限に抑えるために、層の厚さを最小限に抑えること。
-地下水面のよりよい使用を可能にし、可動基部を備える容器からなる、可変的な貯蔵容積を有する新しい貯蔵手段を提案及び実装することによって、地下水面からの水又は空気の対流によって、基材、芝の表面、及びその環境の貯水、酸素化及び気候制御を最適化すること。
-芝の必要性を尊重しながら、一定の貯蔵容積で、当技術分野で知られている層のために、時間の経過とともに延期される芝の灌漑用に降雨水を貯蔵するために、地下水面の深さの管理を最適化することによって、外部からの水のコストと消費を最小限に抑えるために、層の厚さを最小限に抑えること。
-地下水面のよりよい使用を可能にし、可動基部を備える容器からなる、可変的な貯蔵容積を有する新しい貯蔵手段を提案及び実装することによって、地下水面からの水又は空気の対流によって、基材、芝の表面、及びその環境の貯水、酸素化及び気候制御を最適化すること。
本発明の特定の特徴は、それらが概して互いに互換性がないにもかかわらず、これらの条件の全てを尊重することを可能にするために、基材の機能として尊重されるべき基材のタイプ及び規則を十分に指定することである。
その概念そのものにおいて、本発明のアプローチは、以下の4つの点で当技術分野とは異なっている。
第1の点:満たされるべき条件を決定する上での本発明の革新的な原理は、地下水面の深さに等しいゼロ毛細管圧力の深さが経時的に可変であり、次のように書くことができることを考慮することである。
P=P1+P2(t)
P=P1+P2(t)
P1は、表面から5cmなど地下水面の深さの影響を観察し、表面から5cmの根の酸素化に対する地下水面の影響を確認したい点の深さである。これは重要な時点とみなされる点であるが、深さは時間とともに変化しない。
逆に、P2(t)は、時間tにおける地下水面の過度の深さであり、したがって、本発明に従って展開された戦略に従って変化することができる。考慮された点と地下水面との間の地下水面の追加の深さP2に対応する、深さP1の点に対するゼロ毛細管圧力深さを考慮することは、本発明に従って、ゼロ毛細管圧力の深さを固定する地下水面の存在の状況によって導入される第1の新規かつ基本的な自由度である。
第二に、本発明による所与のシナリオに従うことによって、地下水面P2(t)のこの追加の深さの時間に関する変動を考慮すると、第2の追加の基本的な自由度であり、その単純な概念において全く新しいアプローチを構成し、非常に広い可能性を開く。
しかしながら、本発明によって対象とされた目的の分析は、それらが全て所与の期間のみに関する目的であり、少なくとも場合によっては、当該所与の期間の前の期間における効果の蓄積に本質的に依存することを示す。
したがって、地下水面の深さの時間における進化の決定は、本発明の新規かつ本質的な要素である。
-第2の点:根の酸素化を確実にするために選択された原則。
当技術分野では、根の酸素化の必要性を「十分な」空気濃度の永続的な必要性と誤解するのは慣習的である。しかし、根の酸素問題は、それが実際に空気濃度に依存する場合、瞬時の空気濃度又は永久的な空気濃度に依存するのではなく、空気濃度に関連する長期間にわたる累積効果に依存する。
当技術分野では、根の酸素化の必要性を「十分な」空気濃度の永続的な必要性と誤解するのは慣習的である。しかし、根の酸素問題は、それが実際に空気濃度に依存する場合、瞬時の空気濃度又は永久的な空気濃度に依存するのではなく、空気濃度に関連する長期間にわたる累積効果に依存する。
結果として、本発明によるアプローチは、時々排水による酸素対流が永久に「良好な」空気濃度を必要とする酸素の永久的な拡散よりも千倍効果的であることに基づいて、常に「良好な」空気濃度を有することを模索するのではなく、少しだけ、時々だけ、空気濃度を増加させる方法を模索することである。
したがって、本発明は、「時々」尊重されるべき地下水面の最小深さを有するシナリオP2(t)の選択に基づいており、地下水面の最小深さは、芝栽培基材の毛細管排水曲線から本発明に従って決定される。
持続可能な発達の観点から、本発明のアプローチは、追加の直接作用を必要とせずに、重力及び毛細管の影響下での自然平衡の作用を使用して、根の酸素化を可能にする地下水面の深さシナリオを課すことである。これは、好ましい実施形態において、そのような追加の手段が本発明に従って提案されることを妨げるものではない。
-第3の点:灌漑を確保するために選択された原則。
当技術分野で通常使用される原理に反して、本発明で使用される原理は、根のレベルでの水濃度に関係するのではなく、蒸発気候需要を満たすのに十分な毛細管流の条件にのみ関係する。
当技術分野で通常使用される原理に反して、本発明で使用される原理は、根のレベルでの水濃度に関係するのではなく、蒸発気候需要を満たすのに十分な毛細管流の条件にのみ関係する。
蒸発需要の存在下で浅い地下水面を有する基材を通る毛細管流に関するかなり最近の科学的結果に基づいて、採用された原理は、単に根の深さにおける水濃度(毛細管平衡時又は流動中)にかかわらず、満足のいく毛細管灌漑を保証する、地下水面の最大深さ、及び基材のタイプを決定することである。
-第4の点:貯水を最適化するために選択された原則。
貯水システムは、ニーズに関連して十分なサイズの貯水容積をすでに有している必要があるが、ニーズの時間的分布に応じて、及び以前に決定された地下水面深さの規則も尊重する、充填及び空にする順序に従って、それを充填及び空にすることも可能でなければならない。
貯水システムは、ニーズに関連して十分なサイズの貯水容積をすでに有している必要があるが、ニーズの時間的分布に応じて、及び以前に決定された地下水面深さの規則も尊重する、充填及び空にする順序に従って、それを充填及び空にすることも可能でなければならない。
これらの制約の分析の第1のステップは、当技術分野からすでに知られている貯蔵層の限界を強調し、当技術分野からすでに知られているこれらの層の使用を最適化するために、地下水面の深さの経時的な進化曲線の戦略を提案する。
可動基部を備えた新しいタイプの貯蔵層の提案に向けた第2のステップは、貯蔵中の水の量とは独立した地下水面深さの可能性を提供し、地下水面からの水の対流又は地下水面を通過する空気の対流によって、温度及び酸素化を能動的に調整するために、浸水及び排出を可能にする。
本発明の目的は、概して、芝フィールドの構成層の材料及び厚さの首尾一貫した選択によって、及び様々な重要な瞬間における構造内の地下水面の深さを調整することによって、フィールドの持続可能な管理を可能にし、グラウンドの抵抗及び柔軟性、毛細管による自発的な水分補給及び根に適合する良好な酸素化、並びに熱波の間の病気の自然予防に役立つ夏季の通気を可能にすることである。
より効率的かつより高価な貯蔵層を有する特定の実施形態における寄与は、芝の延期された灌漑のために降雨水を使用する容量を最適化することによって、水路網からの水の消費を最小限に抑えるために、以前に決定された制約を尊重して、季節及び降雨に従って地下水面深さを管理するための戦略の決定である。
特定の実施形態における別の貢献は、垂直に可動タンクを備えた、構造の地下水面に降雨水を貯蔵する新しい手段の提案であり、特に地中海性気候では、雨季に大量の水を当該タンク内に位置する地下水面に貯蔵することによって、水の自律性を可能にし、この量の水は、芝の毛細管灌漑のために、乾季中に、延期された方法で使用可能である。
垂直に可動基部を備えるタンクの特定の実施形態における本発明の別の貢献は、わずかな機械的エネルギー消費を伴う環境に天然に存在する熱資源のみを使用することによって、根の最適な酸素化並びに基材及び芝及びその環境の理想的な熱調整を可能にする能動的管理を可能にすることである。
第1の目標とされた入力の好ましい条件は、それ自体が第3の目標とされた入力のための好ましい条件を作成する第2の目標とされた入力を可能にする。
したがって、本発明の様々な可能な実施形態は、ハイブリッド芝フィールドを管理する方法によって実装される様々な手段を複数の方法で組み合わせ、これら全てがこれらの目標とされた入力の全て又は一部の実現に寄与し、これらの手段は、特に、
-芝の満足のいく毛細管による水分補給のための基材のタイプ及び最大地下水面深さの決定、
-根の通気及び酸素化のための経時的な決定された進化に従って尊重される最小地下水面深さの決定、
-システムの毛細管機能を確実にするための人工毛細管手段を追加することを必要とする貯水層の存在下で、地下水面深さのための戦略の決定、及び貯水容量を最適化するために、当該層上に配置された基材の最大厚さの決定、
-乾季に延期された方法で、対流による気候制御及び基材の浸水‐排水の周期を通して、根の最適な酸素化のために使用される、雨季の降雨水の貯蔵のための垂直に可動基部を備えた、新しいタイプの貯水層の使用、を含む。
-芝の満足のいく毛細管による水分補給のための基材のタイプ及び最大地下水面深さの決定、
-根の通気及び酸素化のための経時的な決定された進化に従って尊重される最小地下水面深さの決定、
-システムの毛細管機能を確実にするための人工毛細管手段を追加することを必要とする貯水層の存在下で、地下水面深さのための戦略の決定、及び貯水容量を最適化するために、当該層上に配置された基材の最大厚さの決定、
-乾季に延期された方法で、対流による気候制御及び基材の浸水‐排水の周期を通して、根の最適な酸素化のために使用される、雨季の降雨水の貯蔵のための垂直に可動基部を備えた、新しいタイプの貯水層の使用、を含む。
要約すると、グラウンド管理プロセスは、基材に応じて、地下水面が特定の重要な瞬間に尊重しなければならない最小深さの決定によって特に特徴付けられる。
本発明のアプローチは、到達される目的を考慮し、それらを水濃度曲線及び毛細管流に関連する中間目的に変換することである。本発明の別の態様は、所望の効果の順序を考慮し、それらが全て同じ順序サイクルを有するわけではないことに留意し、これから、全ての目的を、必ずしも全てを同時にではなく、全てを必要な瞬間において達成するために、地下水面深さの経時的な進化の管理を推定することである。
本発明の別の特定の態様は、毛細管性に関して、当技術分野で非常に一般的に受け入れられているが、しばしば単純であり、誤っている原理から逸脱し、多孔質媒体における毛細管性に関連する科学的研究の貢献をより洗練された方法で考慮することである。それらのうちのいくつかは、革新的な分析を通じて、水濃度曲線及び毛細管流の観点から、分析の第1の段階で決定された中間目的の達成を可能にする、基材の性質及び地下水面の管理に関連する条件を推定するために、非常に最近のものである。
最後に、本発明の別の重要な態様は、本発明によって課される全ての制約関係にもかかわらず、後者は最終的にスポーツフィールドで遭遇する要件の全範囲を満たすことを可能にすることであり、その結果、本発明は、その多種多様な実施可能性を備え、理想的なグラウンドの建設から、例えば、材料を所定の位置で部分的に再利用して、排水層上で最初に動作する既存のグラウンドの安価な修復に至るまで、最終的には、ハイブリッド芝スポーツグラウンドの完全な範囲に関係する。
概して、本発明は、地下水面レベルを管理することが可能である下部ゾーンに配置された厚さPTOR(根の酸素化層の深さ)の、上部に根の発達ゾーンを有する、設置されたスポーツグラウンドに関する。
根の発達ゾーンは、それ自体、単層基材又は多層基材で構成することができる。全ての場合において、ハイブリッド基材層を含む。下部ゾーンは、単一の層又は複数の積み重ねられた層から構成され得る。更に、下部ゾーンの上層は、不連続なしに、根の発達ゾーンの下層と同じ組成を有し得る。特徴は、単に、酸素化の観点からの要件は、根の酸素化ゾーンに関するものであり、その厚さは、異なる設計の要件の選択に応じて、5cm~15cmである。
本発明により可能となる多様な領域及び管理方法に適合する一般的な説明を用いて、本発明による、その構造内に地下水面を含む、芝が敷かれた領域の自発的な動作方法、及び本発明による当該地下水面の提案された管理方法を、当業者に説明するために、本発明によるグラウンドを、地下水面の水の貯蔵を意図した貯蔵層上に敷設された基材から構成されるとみなすことが実用的であり、この水は、毛細管作用による芝のその後の灌漑に意図され、地下水面の深さは、基材自体内の水の挙動にとって決定的なものである。
貯蔵層上の基材のこの説明は、基材と貯水媒体との間の境界を考慮することにつながり得、これは完全に人工的であり得ることに留意することが重要である。この境界は、土壌が多層的であってもなくてもよいため、土壌の構造の不連続性に必ずしも対応していない。基材と貯蔵媒体との間の境界は、最も頻繁に、培養基材の層と、基材が存在する別個の貯蔵層との間の材料境界に対応し、当該別個の層は、培養基材よりもはるかに優れているその貯水性能のために選択された多孔質及び毛細管媒体である。しかしながら、いくつかの実施形態では、境界は、仮想であり得、成長する基材及び多孔質毛細管媒体の両方の特性を有する材料の単層からなるグラウンドを記述する目的で任意に考慮され、任意の境界を基材として上で考慮され、貯水層として以下で考慮される境界に対応する。
同様に、地下水面を管理するための戦略が、正確な基準に従って決定された地下水面レベルの変化を伴うものであるかどうか、又は地下水面が自発的な降雨及び蒸発の唯一の影響下で自由に進化するかどうか、又は地下水面が、事前に決定されたレベルにとどまるように制限されているかどうかは関係ない。
同様に、土壌の機能を当業者に説明するために、当業者は明らかにこの場合に精通しているため、砂利排水層上に敷設された基材の精通した構成で特定の例を考慮することが便利である。
もちろん、グラウンド全体に、砂利排水層を本発明による貯水層に変換するための追加の手段が設けられていると仮定して、排水層を地下水層に変換することが必要である。したがって、可撓性毛細管ウィック又は剛性毛細管カラムの水路網が、砂利に追加されて設置されて、毛細管バリアにもかかわらず、砂利内の地下水面と砂利の上の基材との間に毛細管連続性を作成することが想定される。また、現場管理者の要望に応じてレベルを変更するために、地下水面の水の量を追加又は除去するのに十分な手段だけを備えた、現場全体がその側面及び底部上の不浸透性エンクロージャに配置されていることが想定される。
この例は、同じ砂利層上に敷設されているが、毛細管砂利媒体を追加した同じ基材との比較が、基材の上部における結果として生じる根本的な差異を研究することを可能にするという点で興味深い。
更に、追加の手段を人工的に備えたそのような砂利貯水層は、特に効率的な貯蔵層を構成せず、おそらく新規かつ効率的なグラウンドの建設のための最良の選択ではないが、しかしながら、既存のフィールドの排水層にすでに存在する砂利は、既存のグラウンドの改修及び本発明によるグラウンドへの変換のために真剣に考慮すべき材料であり、古い排水層の砂利は、すでに現場に送達されており、場合によっては無料又は更に低価格で入手可能である。
構造が、当技術分野ですでに知られているタイプの人工貯蔵層、すなわち、その体積が経時的に一定であるタイプの人工貯蔵層を含む特定の場合における地下水面深さの管理の研究は、本発明の重要な部分を表す。
以下に説明する他の特に重要な特定の場合は、本発明による可動基部人工貯蔵層の場合であり、その貯蔵容積は、地下水面のレベルが、構造に貯蔵される水量によって制約されなくなるように可変にされる。
しかしながら、本発明を説明する第1のステップは、十分な毛細管流及び根の十分な酸素化、スポーツ土壌の良好な柔軟性及び良好な表面通気を得るために、地下水面深さを管理するための条件の一般的な分析である。
実際、効率的な貯蔵構造を含む構造の特定の場合を説明する原理は、満足のいく酸素化、柔軟性、通気性、及び流れを得るために、前述の決定された地下水面深さ管理の条件に正確に依拠する。
本発明の個々のステップは、本発明の2つの一般原理、次いで4つの一般目的(根の酸素化、熱波の間の表面通気、毛細管作用による自発的な灌漑、及び剛性貯蔵層の場合のスポーツグラウンドの軟化)、並びに最終的に、固定体積貯蔵層の場合に、次いで、可変体積貯蔵層の場合に、完全なシステムを説明するためのこれらのステップの全ての使用に関する。
本発明の一般原理は、最終的に目的を達成するために、基材のタイプ、及び地下水面深さの経時的な変化の管理によって尊重される規則を十分に指定することを目的とし、当該規則及び当該管理は、基材の適切な決定、並びに貯水層の選択及び管理に従って確立される。
したがって、本発明の原理は、
本発明の2つの部分:
-A:基材の主排水曲線による基材の特性評価。
-B 地下水面に等しい、ゼロ毛細管圧力の深さの経時的な進化の原理:
-C:根の酸素化。
-D:熱波の間の表面通気。
-E:芝の満足のいく自発的毛細管灌漑。
-F:基材が剛性貯蔵層上に敷設される場合の、地下水面によるスポーツ土壌の軟化。
本発明の2つの部分:
-A:基材の主排水曲線による基材の特性評価。
-B 地下水面に等しい、ゼロ毛細管圧力の深さの経時的な進化の原理:
-C:根の酸素化。
-D:熱波の間の表面通気。
-E:芝の満足のいく自発的毛細管灌漑。
-F:基材が剛性貯蔵層上に敷設される場合の、地下水面によるスポーツ土壌の軟化。
これらの原則の2つの適用は以下をもたらす:
-G:固定貯蔵容積を有する異なるタイプの貯蔵層に応じた、延期された灌漑のための地下水面貯蔵の最適管理の提案。
-H:可動基部及び可変貯蔵容積を備えた貯蔵容器の提案と、これらの容器を基材の水の自律性、酸素化、気候調整に使用するための管理提案
-G:固定貯蔵容積を有する異なるタイプの貯蔵層に応じた、延期された灌漑のための地下水面貯蔵の最適管理の提案。
-H:可動基部及び可変貯蔵容積を備えた貯蔵容器の提案と、これらの容器を基材の水の自律性、酸素化、気候調整に使用するための管理提案
達成される最初の2つの一般目標(C及びD)は、本発明によれば、最小地下水面深さ基準を生じさせるが、次の2つ(E及びF)は、最大地下水面深さ基準を生じさせる。更に、これらの4つの地下水面深さ基準(2つの最小値及び2つの最大値)は全て、基材の特性評価(Aで決定)に依存する。
基材(A)の特性評価に基づいて、本発明の一般的な枠組みとして機能する最初の4つの目的(C、D、E、F)を達成するための規則が決定されると、本発明の目的は、地下水面深さシナリオ(B)の原理を使用して、2つの追加の特定の目的(G及びH)を達成するための鍵を提供することである。
-固定体積貯蔵層の場合、時間遅延芝灌漑用の降雨水を貯蔵するために、地下水面の深さを最適に管理することにより、外部からの水消費を最小限に抑える。
-可動基部容器を使用した新しい貯水手段、及び降雨水を十分に活用し、基材の酸素化及び気候制御を最適化するための方法の使用。
-固定体積貯蔵層の場合、時間遅延芝灌漑用の降雨水を貯蔵するために、地下水面の深さを最適に管理することにより、外部からの水消費を最小限に抑える。
-可動基部容器を使用した新しい貯水手段、及び降雨水を十分に活用し、基材の酸素化及び気候制御を最適化するための方法の使用。
A-主排水曲線の使用
水目的が満たされることを確実にするための正確な条件を見つけるために、本発明の原理は、所望のタイプの基材を共同で見つけ、主排水曲線を使用して当該基材を特徴付けることであり、本発明の原理は、所望のタイプの基材を共同で探索し、主排水曲線(SMRC-土壌水分保持曲線)を使用して、地下水面深さに応じて、基材の異なる深さでの水濃度(したがって空気濃度)を増加させ、近似させるために、当該基材を特徴付けることである。
水目的が満たされることを確実にするための正確な条件を見つけるために、本発明の原理は、所望のタイプの基材を共同で見つけ、主排水曲線を使用して当該基材を特徴付けることであり、本発明の原理は、所望のタイプの基材を共同で探索し、主排水曲線(SMRC-土壌水分保持曲線)を使用して、地下水面深さに応じて、基材の異なる深さでの水濃度(したがって空気濃度)を増加させ、近似させるために、当該基材を特徴付けることである。
基材中の任意の点において、総多孔性ε=水濃度θWATER+空気濃度θAIRであることが知られている。空気濃度θAIR及び水濃度θWATERは、体積空気濃度及び体積水濃度であり、特に断りのない限り、本出願全体を通してこのようになる。したがって、水高さで表される吸引又は毛細管圧力の関数としての空気濃度及び水濃度の2つの曲線は、全多孔性から互いに推定することができる。
空気濃度及び水濃度曲線は、2つの関数hCairt及びhc水濃度を決定する。
地下水面が深さPにあるとき、所与の値θAIRよりも高い空気濃度を有したい場合、式は次のように書く:
P≧+hcdrainage(ε-θAIR)
式中、hcdrainageは、任意の体積水濃度θについて、対応する毛細管高さhcdrainage(θ)を当該主排水曲線に割り当てる関数である。
P≧+hcdrainage(ε-θAIR)
式中、hcdrainageは、任意の体積水濃度θについて、対応する毛細管高さhcdrainage(θ)を当該主排水曲線に割り当てる関数である。
この「土壌水分保持曲線」又は「主排水曲線」(SMRC)は、多孔質材料の固有の特性であり、したがって(所与の締固めで)基材の固有の特性であり、実験的にアクセス可能であり、毛細管張力の関数として毛細管平衡における水濃度の曲線(cmで、かつ自然の非対数スケールで水高さが表される)として定義され、当該曲線は、最初の飽和状態からの準静的排水によって得られる。
基材内の水の前回の上昇及び下降の履歴に関連するヒステリシス現象のために、基材内の毛細管平衡時の水濃度は、所与の毛細管圧力に対して超精密な方法で決定することができないことが知られているが、毛細管平衡時には、水の柱の重量は、当該柱を上から保持する毛細管力のために、当該水の柱の上部の毛細管力と平衡していることも知られており、当該毛細管力は、一方では(本質的に、液体に応じて)空気/水の界面での表面張力から生じ、他方では(液体/固体の組み合わせに応じて)対応するメニスカスの縁との濡れ角度から生じ、当該毛細管力を、対応する多効率の縁の正確な(及び不可知の)幾何学の関数として決定する。しかしながら、十分に均質な基材の場合、これらの条件は、初期飽和状態から準静的排水によって実験的に再現されて、本発明による基準とされる曲線を提供することができることが知られており、なぜなら、当該曲線は、所与の毛細管高さ及び所与の時間において基材内で実際に達成される水濃度が常にかつ最も頻繁にわずかに(曲線の下端から離れて)増加することが知られているからである。
一般的な毛細管張力の関数としての基材の水濃度曲線の決定、及び特にPF曲線の形でのそれらの提示は、古典的な実験室測定である。
PF曲線の原理は同じである。また、スケールが実用的なレベルでこの演習を困難にしても、理論上は、以下の式を使用してPF曲線が知られている既知の基材の発明のために、目的の高さの範囲の自然スケール排水曲線へのアプローチがあるべきである:
PF0=1cm、PF0.3=2cm、PF0.5=3.2cm、Pf0.8=6.4cm、PF0.9=
PF1=10cm、PF1.1=12.8cm、PF1.2=16cm、PF1.3=20cm、PF1.4=25.6cm、
PF1.5=32cm、PF1.7=51cm、PF1.8=64cm、PF1.9=80cm PF 2=100cm=1m
PF2.1=1.28m、PF3=10m=1atm、PF4.2=160m
PF0=1cm、PF0.3=2cm、PF0.5=3.2cm、Pf0.8=6.4cm、PF0.9=
PF1=10cm、PF1.1=12.8cm、PF1.2=16cm、PF1.3=20cm、PF1.4=25.6cm、
PF1.5=32cm、PF1.7=51cm、PF1.8=64cm、PF1.9=80cm PF 2=100cm=1m
PF2.1=1.28m、PF3=10m=1atm、PF4.2=160m
しかしながら、PF曲線は、全範囲にわたって精度を提供することを意図しておらず、特に、本発明で使用されるものより小さい毛細管圧力の値に対して十分に精度が高くない。
暗黙のうちに、PF曲線の範囲(1000メートルに対応するPF5)は、本発明に関連する非常に低い毛細管圧力(0~50cm)の低い精度を意味する。
したがって、本発明に従って、主な毛細管特性を決定することが好ましい:
-対数的な圧力スケールではなく、自然なスケールで、
-毛細管圧力を正式に圧力として表現するのではなく、センチメートルで表される同等の毛細管高さとして表現する、
-通常PF曲線に示される水濃度の全範囲ではなく、最初の50cmの毛細管圧力にわたる正確な曲線
-対数的な圧力スケールではなく、自然なスケールで、
-毛細管圧力を正式に圧力として表現するのではなく、センチメートルで表される同等の毛細管高さとして表現する、
-通常PF曲線に示される水濃度の全範囲ではなく、最初の50cmの毛細管圧力にわたる正確な曲線
このため、使用される測定手法に関係なく、測定中の試料の厚さを無視しないように特別な注意を払う必要がある毛細管圧力の低い値に真に調整される曲線の重要性を強調するためのプロトコルの簡単な例を提供する必要があるように思われる。本発明の文脈に関連するのは、全体の曲線ではなく、毛細管圧力のセンチメートル及び水又は空気濃度の割合に対する精度とともに、ゼロ毛細管圧力と50cmの毛細管圧力との間で何が起こるかの詳細のみである。したがって、主排水曲線を対数形式又は古典的なPF曲線の不精度で特徴付けることは不可能であるが、0~50cmのcmで提供される毛細管高さに関連して体積水濃度及び体積空気濃度をパーセンテージで提供する特定の曲線では可能である。
このような曲線は存在し、例えば、American Golf Federationによってゴルフコースの建設のために選択されたいくつかのUSGA標準基材に対して利用可能である。しかし、市場で提供されている基材のほとんどは、非常にまれであるPF曲線が利用可能であっても、そのような精度によって特徴付けられていない。したがって、初期飽和状態からの準静的主毛細管排水特性曲線による特定の基材の特性評価の関数として地下水面の最小深さを決定するこの正確な式を確立するために、締固められた基材の試料上で測定される基材のこの固有特性の実験的決定に適合されたプロトコルを有することは無駄ではない。実際、本発明の特定の場合において、10cmの大きさの毛細管マージン及び同等の規模の試料サイズを有する、数十cmを超える毛細管プロファイルを探している。また、本発明の条件に対応する特定のケースでは、古典的なPF曲線に反して、曲線を決定するための測定中に、静水圧の差、したがって、試料自体の毛細管圧の差を無視しないことが重要であり、なぜなら、無視されるであろうものの規模は、測定しようとしているものと同等の規模であるからである。
したがって、本発明に従って選択された基材の主な毛細管特性は、垂直方向の厚さによる試料内の毛細管圧力の差を無視せず、むしろそれを考慮に入れるように具体的に適合された測定プロトコルによって決定されることが推奨される。
基材試料のコンパクト性の状態に関して、理想的な場合において、使用条件下で原位置の見かけ密度で基材の試料上の曲線を判定することが好ましい場合でも、この原位置見かけ密度は、そのように定義することはできず、時間的にも空間的にも一定ではなく、更に、実際には、原位置で測定することも試料中で再現することも容易ではない。このため、多孔質材料の毛細管曲線を可能な限り基材の代表的なものとして配置することが重要であり、実際には、見かけ密度がよりコンパクトな基材でこの見かけの密度を原位置で増加させる基材の試料で水濃度曲線を測定するだけで十分であり、例えば、コンパクト性は、Proctor最適密度を決定するために使用される圧縮測定プロトコルのプレスによって得られる。このような試料かさ密度は、原位置かさ密度を増加させるが、それとは著しく異なるものではない(特に、効果的な機械的管理のない長期間にわたって設立されたグラウンドの場合)。密度を増加させることによって、所与の毛細管圧力での水濃度も増加させ(ただし、わずかにのみ)、これは、当該曲線を使用して、当該高さでの毛細管平衡での水濃度を増加させる(ただし、わずかにのみ)ことを含む、本発明による全ての引数に適用される。
本発明による好ましい繰り返しプロトコルの以下に提供される説明は、試料内の毛細管圧力差を考慮するが、試料の厚さ(a)がΔzよりも有意に大きい場合でも、測定に所望の精度を提供するレベル差Δzで徐々にマウントされた試料の連続的な平衡によって、所望のできる限り薄いスライス上の水濃度に対する精度を有することによって、毛細管プロファイルを決定する手段の一例に過ぎない。わずか数デシメートルの水プロファイルにもかかわらず、実験的かつ正確に曲線を決定する可能性の例として提供されるこの正確な手順の使用は、もちろん、本発明による方法によって課されるものではない。
以下の説明は、繰り返し推定に特に実用的な場合に提供され、以下を仮定する:
-試料の厚さ(a)は毛細管端より小さい
-水管によって自由表面に接続される試料は各実験ステップで高さΔzだけ持ち上げられる
-aをΔzの倍数、すなわちa=mΔz(mは整数である)として選択することによる
-試料の厚さ(a)は毛細管端より小さい
-水管によって自由表面に接続される試料は各実験ステップで高さΔzだけ持ち上げられる
-aをΔzの倍数、すなわちa=mΔz(mは整数である)として選択することによる
毛細管平衡曲線の繰り返し決定プロセスの位相n及び位相n+1をそれぞれ表す2つの図4a及び4bは、繰り返しによる排水プロファイルの実験的測定を示す。
図4aは、厚さaの試料の基部が高さzにあるステップnを示す。
図4bは、厚さaの試料の基部が高さz+Δzにある、すなわち、試料が高さΔzに上昇した後のステップn+1を示す。
これらの2つの図面は全く同じ方法で表されるが、繰り返しの2つの連続したステップで表される。
Δz=a/2の表現を選択した
したがって、図4bは図4aに類似しているが、試料をΔz=a/2、すなわち、試料の厚さの半分まで上げた
Δz=a/2の表現を選択した
したがって、図4bは図4aに類似しているが、試料をΔz=a/2、すなわち、試料の厚さの半分まで上げた
図4a及び4bに表される排水プロファイルの曲線は、x軸上に、y軸上に表される毛細管高さhcの関数として、完全に排出された後に多孔性に残る水θ(z)の量を提供する曲線である。
まさにこの曲線は、繰り返しによる排水プロファイルの正の測定によって実験的に決定され、その原理を以下に説明する。
図4aに示されるように、(z)は、繰り返しのステップnに対応する地下水面(6)に関連する試料(5)の基部の高度であり、したがって、(z+a)は、繰り返しのステップnにおける試料の上部の高度である。同様に、図4bに示すように、ステップn+1で試料をΔzだけ移動させると、試料の基部の高度はz+Δに増加し、試料の上部はz+Δz+aに増加する。
図4a及び4bは、曲線のどの部分が試料の厚さに対応するかを灰色で示しており、したがって、曲線のこの部分は、図4aから図4bに移動するときに曲線に関連して自然にシフトする。
毛細管マージン(fc)の厚さと最大毛細管上昇(H)が右側に示される。
図4a及び4bに見ることができるように、hc=0のとき、θdrainage(O)=Eになり、これは、毛細管マージンに到達して、ゼロに向かって傾き、次いで、最大毛細管上昇(H)に到達するときにほぼゼロに到達するS曲線を作るときに維持される。
多孔質媒体(4)上に配置された試料(5)内の水を接続する水回路(2)には、試料の任意の点における毛細管圧力が、地下水面の圧力計レベル(6)に対するこの点の高度に対応する圧力となるように、圧力制御装置(1)及び流入/流出体積を測定するための装置(3)が設けられている。
従来の方法では、試料(5)は、毛細管圧力を試料に均一に伝達するのに十分な多孔質媒体(4)上に配置され、この多孔質媒体は、水回路(2)によって地下水面に接続される。
したがって、試料が底部にあるとき、試料は水で飽和したままであり、a+(p-1)Δzと+(p)Δzとの間の毛細管マージンのサイズを知るために、最初の有効排水を観察する前に高さステップの数pを数えるだけで十分である。
実際、ステップp-1で、頂点がa+(p-1)Δzの高度を有していたとき、全く排水がなかったので、a+(p-1)Δz<(fc)になる。
一方、ステップpには排水があるため、これはa+(p-1)Δz≧(fc)を意味する。
Δzは、毛細管マージン高さにおける最大の不確実性を提供する(ただし、ピッチpでの水損失とピッチ(P+1)での水損失を比較することによって、不確実性を更に低減することができる)。
a=mΔzであるΔzの倍数である試料の厚さaを選択し、試料中にm個のスライスを有した。
Δz試料が作成されると、繰り返しによって、m-1下部スライスが排水によって失うものを知り、完全な試料が失うものを測定することによって、その結果として、厚さΔzの上部スライスが失うものを差分によって推定する。
このように、繰り返しによって、地下水面からの厚さΔzの各スライスごとに排水により失われる水の量を知る。
実際、繰り返しの初めに、最初に排水を観察したときに上部スライスを出た水の量を知る。
次のステップでは、上部セクションのすぐ下のセクションから出る水の量を知り、下のセクションから何も出ていないことを知り、差によって、上部セクションのすぐ下のセクションから出る水の量を差し引いた、出る水の量は、上部セクションから出る水の量を提供する。
次のステップでは、最上部スライスの下の様々なスライスから出てくる全てのものを学び、その差によって、最上部スライスから出てくる量を推定する。各ステップで、上部スライスから出てくるものは、試料全体から出てくるものから推定され、水プロファイル曲線を取得するために、見出したい上部スライスから出てくるものであり、その下のスライスから出てくるものを知るための次のステップで使用される。
したがって、繰り返しによって、各ステップで、上部スライスを出る水の量、したがって、多孔性に残り、(初期飽和のために)多孔性εから上部スライスを出たものを引いたものに等しい水θ(z)の量も知り、これは、試料全体を出た量から、上部スライスの厳密に下のスライスを出たものの合計を引いたものとして計算された。これは、試料の上部スライスに対応する毛細管高さで残っている水の量、すなわちθdrainage(z)を提供する。したがって、主排水プロファイルは、再現可能な実験プロトコルに従って、初期飽和状態から決定される。
実験方法を例示するために選択されたプロファイル表現は、このタイプのセクションが、研究された基材のタイプの観察結果と一致する限り、明らかに非常に現実的である。上記の理論的説明から予想されるように毛細管マージンは明確に見えるが、毛細管透過閾値が明確には見えないことが分かる。この表現は、試験された本発明の候補基材を表す基材のタイプで実際に観察されるものであるため、意図的に選択されている。
また、閾値を設定するための簡単な方法は、比率θdrainage(hc)/θ(0)≦λを考慮することであり、本発明による特性要件は、次いで、λの選択に関係する。
実験により、hcλを超える任意の毛細管高さに対してθdrainage(hc)/θdrainage(0)≦λとなるようなhcλを求めることが可能である。
実際、飽和の初期状態からの排水の主な特性に対応する関数θdrainage(hc)は減少しており、これにより、0~1の任意のλが、hcλより大きい任意の毛細管高さhcに対して、式θdrainage(hc)/ε≦λを検証するように、毛細管高さhcλtを決定することが可能になる。
しかしながら、任意の毛細管高さθ(hc)における基材内の原位置水濃度は、ヒステリシスにより正確には不確定であるが、毛細管平衡においては、式θ(hc≦θdrainage(hc))を検証することが以前に見られた。
したがって、0~1の任意のλについて、λに応じて毛細管高さhcλを決定することができ、その結果、原位置において、毛細管平衡時の任意の時点に、及び任意の毛細管高さhcで、検討中の時点での高さhc及び毛細管平衡時に原位置で有効な水濃度θ(hc)が式を検証する:
hc≧hcλ=>θ(hc)/ε≦λ
hc≧hcλ=>θ(hc)/ε≦λ
この段階では、この式を使用することにより、求められる全ての固有の特性要素を実験的に有することができ、本発明を特徴付けることを可能にする。
方法の以下の説明は、一方では、本発明による基材の範囲内で有効な規模を提供することが可能であり、他方では、様々なステップで本発明による主排水曲線がどのように使用されるかを具体的に例示することが可能である、基準砂を使用することによって例示される。
このUSGA砂の曲線(図5)は、もちろん、本発明をこの特定の砂の使用に限定することなく、制約を定量化するために、説明全体を通して参照曲線として使用される。
基材厚さを最適化するプロセスを明確にするために、図5を参照することが興味深いが、図5は、スポーツフィールドで使用され、本発明での使用に適した基材の代表的な曲線を提供する。図5の曲線では、各高さで、水濃度及び空気濃度の合計が、地下水面レベル(ここでは、例では41%であり、多孔性は同じ基材であるため、上から下まで同じである)での水濃度の値である全多孔性に等しいため、水濃度及び空気濃度曲線が一緒に示されている。
水曲線のS字形は、全ての多孔質材料の主排水曲線の典型であり、地下水面の上のゼロ高さから、ここではx軸として、この高さを増加させることによって、空気流入点と呼ばれる勾配の比較的急激な変化点までのほぼ水平部分を有し、対応する準飽和厚さは毛細管マージンと呼ばれる。次に、地下水面のレベルを上回り続けると、勾配の変化点に到達するまで、追加の上昇1cmごとに1%少ない水を備える直線に多かれ少なかれ対応する顕著な勾配があり、それは、地下水面上の最初のものに多かれ少なかれ対称であり、曲線の端部は再び実質的に水平である。もちろん、得られた空気曲線は同じタイプの形状を有し、水平軸に対して半分の多孔性で対称であり、高い毛細管圧力で残留水濃度のレベルまでしか上昇しない。
図5で例として取り上げられるこの基準曲線は、45%中砂(250μm~500μm)及び55%粗砂(500μm~2mm)で構成される基材に関する。地下水面の深さを低下させる可能性があるため、本発明によれば、100%中砂又は特定の細砂さえも含む基材などのより細かい基材を選択することも可能であり、これは、毛細管マージンの高さ、したがって排水空気の流入の点をわずかに増加させ、地下水面上の水の高さと比較して水濃度曲線の負の勾配を非常にわずかに減少させる(地下水面上の高さ1cm当たりの水損失が少ない)。これらの違いは、基準曲線の大きさに疑問を投げかけることを正当化するものではないが、より良好な精度のために、各基材の正確な曲線に戦略を適応させることを正当化するが、これはすでに、本発明による基材の全範囲を比較的代表する方法で、提案された戦略を基準曲線で例示することを可能にする。
しかし、最も性能の高いハイブリッド基材であり、マルチスケール要素で構成されているRadicale(商業名)のような非常に特定の基材では、Radicaleが基準砂よりもはるかに粗く、はるかに細かいかのように、非常に異なる曲線を有する。したがって、Radicaleでは、基準砂よりもはるかに弱い追加の毛細管圧力の1センチメートル当たりの空気濃度の増加を有する(基準砂の場合、追加の毛細管圧力の1センチメートル当たりの空気濃度の1%と比較して、追加の毛細管圧力の5センチメートル当たりの空気濃度の1%)が、一方では、毛細管圧力でははるかに低い空気流入点を有し、すでに高い空気多孔性(基準砂の場合、20cm毛細管圧力における10%空気濃度と比較して、10cm毛細管圧力における10%空気含有量)を有する、はるかに粗いテクスチャを有する、明らかにより細かいテクスチャ挙動に気付く。言い換えれば、Radicale基材は、非常に迅速にかなり目的の最小空気濃度に達するが、これは、より高く上昇するため急速に変化せず、水濃度は、更に、乾燥面なしで上部まで濡れた高さを維持することができる、乾燥中にダイナミックに再バランスを取ることにより、基材の高さ全体にわたって同じであるように思われる。
したがって、非常に異なる曲線を有するこれらのタイプの非常に特殊な基材では、地下水面管理を最適化するために対応するセクションを直接参照することが特に正当化される。
このように、この主排水曲線(SMRC曲線)を使用して、基材内の水又は空気濃度を評価する原理は、当技術分野では知られていない。
スポーツフィールド(ただし、地下水面がなく、したがって、地下水面からの毛細管流状態の外側)についてこの分野ですでに知られていることに関して、砂利排水層上に敷設された基材の場合にこの曲線を使用し、本発明によって目的とされるものとは異なるが、芝が、異なっているがその基本的なニーズを有することを確実にするための同じ視点で、3つの目的を解決するための条件を求めることは、すでに当技術分野から既知である。
砂利排水層上に敷設された基材について、本発明と、特に米国で使用されるアプローチとの間の唯一の共通点は、正確には、芝のニーズを満たすために、砂利の上の所望のタイプの基材及び所望の厚さの当該基材を、この探索のために、当該基材のSMRC曲線を使用して、共同で探索するというこの原理である。
この曲線を使用するという考えは、本発明及び従来技術に共通であるが、本発明によるこの曲線の使用は、非常に異なる。
当技術分野では、排水層上に配置された基材の場合(したがって、地下水面がない場合)、曲線を使用して以下を決定しようとする:
-土壌を溺れさせずに「十分な空気」を有したいという欲求を満たす方法
-溢れる前に一定量の沈殿水を吸収することができるように十分な量の多孔性を有する方法
-2回の散水の間に十分に長く続くために「十分な水」を在庫として有する方法。
-土壌を溺れさせずに「十分な空気」を有したいという欲求を満たす方法
-溢れる前に一定量の沈殿水を吸収することができるように十分な量の多孔性を有する方法
-2回の散水の間に十分に長く続くために「十分な水」を在庫として有する方法。
本発明の場合、粒状媒体の物理法則は普遍的であり、主排水曲線はまた、平衡での毛細管性によって土壌中に保持される水の量を推定し、上向きの毛細管流の間に再び、しかし可能であればかなり増加させる最良の手段として選択される。
一方、地下水面の存在及びそのニーズの徹底的な分析は全く異なる問題であり、これは同様に異なる曲線の使用につながる。明らかに、本発明の場合、別のアプローチは、地下水面からの毛細管灌漑に重要なのは貯蔵されている水ではなく、毛細管流であることを示すため、この曲線は、「十分な水」があるかどうかを決定するために使用されない。本発明によれば、これは排水曲線から推定されるのではなく、曲線とは無関係に、地下水面の深さ及び蒸発需要に直接依存する(もちろん、特定の限界までは、この限界内にとどまるための基準がある)。
明らかに、十分な酸素化のための条件を導き出すためにこの曲線を使用する方法はまた、地下水面の存在のために、排水層の場合とは全く異なり、それは、この場合、ゼロ毛細管圧力の深さは、排水層の場合のように、砂利表面の一定の深さP1ではなく、深さP(t)=P1+P2(t)であるからである。砂利表面の深さに関連する地下水面のこの追加の深さP2(t)(正又は負)は、各瞬間におけるゼロ毛細管圧力のゼロ点を決定し、ゼロ毛細管圧力の当該ゼロ点は、原則として砂利層の表面に関連しておらず、本発明に従って選択された地下水面深さの進化のシナリオに従って経時的に可変でさえある。
しかしながら、本発明はいくつかの別個の問題に対処しなければならないので、これは、以下で説明されるように、問題を解決するための時系列の順序、次いで、問題の各々を解決するための原理を提供する。解決される各問題は、目的の直接的かつ革新的な分析を提供し、水濃度又は流量の観点から二次目的に変換され、最終的に、本発明の第1の部分の主目的である地下水面深さの時系列曲線P(t)によって尊重される制約に変換される。
したがって、問題が全て同時に発生するわけではないので、本発明による方法の場合、各時点において、その時点の問題に対処することを可能にする地下水面深さを、別の時点の問題に対処することなく、選択することが可能である。
この利点の例示は、貯蔵層上に配置された基材を用いた地下水面管理の探索において完全に例示され、可能な限り最小量の水を排出することによって、水路網から可能な限り最小量の水を使用するために、基材の厚さを最小限に抑えること、及び貯蔵の使用を最適化することの両方を目的とする。提案されたシナリオは、しばらくの間地下水面の低い排水を提供することによって、通常は芝を溺れさせるとみなされる、冬季に非常に高い地下水面を有することを可能にし、それは、排水中に合計であまりにも多くの水を排出しないように十分に低いが、排水曲線から十分に計算されて、根の深さの各排水における空気、したがって酸素の流入を確実にし、その深さで当該根を完全に酸素化する。
初期飽和状態からの準静的排水の主な毛細管特性曲線は、減少関数hcdrainageを定義することが可能であり、減少関数hcdrainageは、萎縮点での含水量と基材の全多孔性(飽和含有量)との間の任意の含水量θについて、毛細管平衡時の水濃度が初期飽和状態からの準静的排水路上のθと等しい地下水面の圧力計レベルの上の高さである毛細管高さhcdrainage(θ)を関連付ける(水濃度は、より高い毛細管高さについてより低い)。
実際には、地下水面の上に毛細管マージンがあり、h=0とh=毛細管マージンの厚さとの間のθ=εである。しかし、毛細管マージンhcdrainage(θ)の上には厳密に減少する関数があり、これは、初期飽和状態から始まる主準静的毛細管排水特性曲線上のθとhcdrainage(θ)とが一致するθ毛細管高さhcdrainage(θ)に関連する関数として、萎縮点εにおける含水量の開放間隔にわたるhcdrainage(θ)を定義することができることを意味する。
本発明による基材を特徴付けるために本発明に従って選択されるこの関数hcdrainage(θ)、又は等価に、hcdrainageAIR(θ)-hcdrainage(ε-θ)によって定義されるhcdrainageAIR(θ)である。
これは、例として提供される基準曲線に示され得る。
19cm毛細管圧力では、θAIR空気含有量が10%であるため、hcdrainageAIR(10%)=19cmである。
したがって、hcdrainageAIR(10%)、「10%空気多孔性の毛細管高さ」は19cmである。
更に、全多孔性は41%である。
したがって、hcdrainage(31%)、「31%水多孔性の毛細管高さ」はまた、19cm(31%=41%-10%であるため)である。
B-地下水面に等しい、ゼロ毛細管圧力の深さの経時的な進化の原理
尊重されるべき条件を決定するための本発明の革新的な原則は、地下水面深さが経時的に可変であり、以下のように書くことができることを考慮することである。
P(t)=P1+P2(t)
尊重されるべき条件を決定するための本発明の革新的な原則は、地下水面深さが経時的に可変であり、以下のように書くことができることを考慮することである。
P(t)=P1+P2(t)
P1は、地下水面の深さの影響を観察したい点の深さである:
-例えば、期間中の空気濃度を見るための、表面から5cm、
-例えば、表面から5cm、又は表面から12cmにおける根の酸素化に対する地下水面の影響を確認するための、表面から5cm、又は表面から12cm、
-例えば、競技用土壌の柔軟性に対する地下水面の影響を確認するための、硬質貯水層の上に敷設された基材の底部から4cm上
-例えば、期間中の空気濃度を見るための、表面から5cm、
-例えば、表面から5cm、又は表面から12cmにおける根の酸素化に対する地下水面の影響を確認するための、表面から5cm、又は表面から12cm、
-例えば、競技用土壌の柔軟性に対する地下水面の影響を確認するための、硬質貯水層の上に敷設された基材の底部から4cm上
P1は、重要な時点を見ている点の深さであるが、考慮される点の深さはフィールドの建設に依存し、時間とともに変化しない。
逆に、P2(t)は、時間tにおける地下水面の追加の深さであり、したがって、全ての意図された目的に対処するために本発明に従って展開された戦略に従って変化し得る。
したがって、本発明は、所与の高度における水濃度及び空気濃度に関する妥協を対象としておらず、これは、多かれ少なかれ互換性のある目的のセットに同時に対処すべきであるが、むしろ、考慮される点と地下水面との間の追加の地下水面深さP2である追加の自由度、及び時間に関してこの追加の地下水面深さP2(t)の変動である別の追加の自由度である追加の自由度を有する戦略を目的とする。
しかしながら、目的の分析は、それらが全て所与の時点での目的であり、それらのいくつかは、観察に先立つ期間の効果の蓄積に本質的に依存していることを示している。
したがって、時間に対する地下水面深さの進化のための戦略の決定は、本発明の不可欠な要素である。
本発明の以下の原理は、地下水面深さの時間曲線が課される制約を決定するものである。
C-根の酸素化を確実にする手段
本発明の原理は、まず現象の分析に関係し、次いでそれを促進するために選択された手段に関係する。
本発明の原理は、まず現象の分析に関係し、次いでそれを促進するために選択された手段に関係する。
関与する現象の分析は、重要なのは空気濃度の値ではなく、この空気濃度の長期にわたる変動であることを明確に示している。所与の時点での根の酸素化は、その時点での瞬間的な通気には関連しておらず、その時点に先立つ長い時間間隔での効果の蓄積の結果である。
考慮すべき第1の要素は、多孔性の空気からの酸素の拡散による不十分な再生によって不十分に相殺された根による酸素の消費に関連する問題は、遅い現象であるという事実である。したがって、常に根の酸素化層に高い空気濃度を有する必要はなく、むしろ、通常時にほんのわずかな空気のみを有し、時々外部からの空気の突然の流入を有することがより有利である。
したがって、例えば、月に1回、地下水面を下げ、その間に自然に上昇させ、可能であれば基材に、降水量の正のバランスを利用する冬季戦略において、最終的に、排水層上に配置された30cm又は40cm厚さの基材に相当する根の酸素化を得ることを目指すが、これは確かに、基材の厚さのためにはるかに高い空気濃度を有するが、空気の対流運動を伴わず、酸素の非常にゆっくりとした拡散のみを有する(10,0000倍遅い)。これは、実際には、冬季の初めにすでに在庫している酸素だけが呼吸のために根に利用可能であることを意味する。
要するに、根及び微生物は、呼吸のために、多孔性の空気相及び水相に存在する酸素を使用することができる。この点において、所与の時点における水濃度又は追加の空気含有量は、根の呼吸能力にとって重要ではなく、二酸化炭素の存在も重要ではなく、二酸化炭素は有毒ではなく、その効果は好ましくさえあり、本発明の主題ではない。
対象は、根及び微生物の呼吸のための酸素の消費であり、利用可能な酸素の減少につながる消費であり、これは、所与の前の時点に貯蔵された酸素の量にいつでも等しく、それ以降の消費によって減少し、それ以降の酸素の可能性のある再生によって増加する。自発的に、唯一可能な酸素の供給は表面からである。
実際の問題は、酸素消費量(温度が10℃上昇するたびに2倍になり、暖かい時季の浸水は真冬よりもはるかに速く芝に不可逆的な損傷を引き起こす理由を説明している)に対応するものとして、表面からの酸素再生量である。
しかし、空気対流がない場合、唯一可能な再生は、水中又は空気中への拡散によって得られる。水中に溶解した空気は、水の体積の2%(10℃、1気圧)を占め、酸素の割合は、水中に溶解した空気の割合と常に同じであり、一定の平衡はほぼ瞬時である。更に、水中への酸素の拡散は、空気中への酸素の拡散よりも数桁遅く、それ自体は非常に遅い。2%空気の場合と100%水の場合と同じ量の貯蔵されている酸素が存在し、拡散によって、空気相だけが、10%空気濃度の場合、表面から5cmにおける1年以内の多孔性の空気中の酸素の数%程度の濃縮の、小さいが実質的に無視できるほどの再生を保証し、効率は降下する深さの二乗に反比例すると推測する。興味深いことに、所与の深さでの毛細管平衡での空気濃度は、土壌の酸素化にプラスの影響を及ぼすが、気相中の酸素拡散のほとんど存在しない現象のためではなく、単にそれが、例えば、雨の間に、まだ水で満たされていない多孔性の空間で集められ、次いで、排水によって下方に排出され得る水の量を条件づけているためである。しかしながら、多孔性中に存在し、排水によって多孔性を下方に出る水は、必然的に上から来る空気、すなわち大気から来る空気によって置き換えられ、したがって20%酸素を充填されるので、排水された水の量であり、実質的にそれだけが重要な方法で酸素をもたらす。したがって、本質的には、排水された水を大気から来る空気に置き換える間に表面からの対流によってもたらされる大気から来る酸素であり、多孔性の空気及び水を効果的に酸素で再充填することができる拡散の現象によって下降するわずかな酸素ではない。更に下では、排水がゼロである毛細管マージン全体では、拡散のみが残り、酸素の再充填は非常に急速に下向きに減少し、数センチメートルでは重要ではなくなる。したがって、空気多孔性が実際に根の酸素化にとって非常に重要である場合、それは本質的には、一方では、重力の影響下で排水によって排出され、次いで、大気からの新しい、十分に酸素化された空気によって置き換えられる水で満たされる可能性のある多孔性の体積を表すためであり、他方では、多孔性の空気は、多孔性の水よりも多い、単位体積当たり50倍の酸素を貯蔵することができるためである。
また、地下水面の存在下では、本発明の文脈では、冬季の一部の間に根が位置する所与の深さで多孔性が水で満たされることは問題ではなく、それは、時々、地下水面が十分に低下して、この深さで排水をもたらし、多孔質の空気中及び水の中の酸素の十分な再充填を意味する空気の再生をもたらす限り、時間の一部の間に毛細管マージンに配置されるためである。実際、逆説的でさえあるのは、多孔性の重要な部分が水飽和状態から十分に通気された状態になり、排水された水を置き換えるために多孔性に入る酸素の量が増加するという事実であり、空気及び水の酸素濃度を決定するのは新しい空気の割合である。例えば、所与の深さで0%の空気濃度から10%の空気濃度に移行する場合、提供される酸素は、5%の空気含有量から10%の同じ空気含有量に移行する場合よりも2倍重要になる。
このため、本発明による地下水面のレベルを変更するための好適な戦略の文脈では、根の酸素化ゾーンの最小含水量は、最小空気含有量よりも「時間の少なくとも一部」以上でなければならず、最小空気含有量は、好ましくは5%~15%で選択することができ、地下水面の各低下で15%の必要な空気含有量のためのより高い酸素再充填を伴うが、それにもかかわらず、戦略が地下水面をより頻繁に落下させ、地下水面を、問題の深さで水中の多孔性を飽和又はほぼ飽和させる限り、低下が、わずか5%の空気含有量を増加させることをもたらすだけで十分である。
したがって、5cmの深さでは、大抵の場合、水で飽和しているが、冬季に月に1回5%に達する空気含有量を有する多孔性が、0~5cm、更にはそれを超えて、良好な根の呼吸のために満足のいく方法で酸素化される。
実際、5cmの深さでは、かなりの時間、水で飽和しているが、冬季の間は3%にしか達しないが十分に一貫した空気含有量を有する多孔性が、少なくとも0~5cm、良好な根呼吸のために満足のいくように酸素化される。
この根の酸素化制約は、ここでは冬季制約として説明されているが、根の酸素化スライスの通気の制約は、必要に応じて「時々」同様に尊重され、根の満足のいく酸素化を確保するために、熱帯気候にも適用することができ、目的は、排水を通して基材を空にすることによって酸素の定期的な流入を確保することである。
重要なのは、根及び微生物が常に呼吸するための酸素を有することである。新鮮な空気が大気から到着すると、空気の組成には20%酸素が含まれ、これは、酸素の濃度と窒素の濃度の合計に対する酸素濃度が20%を超えることを意味し、したがって、新鮮な空気中には[酸素]/([酸素]+[窒素])>20%を有する。
この[酸素]/([酸素]+[窒素])比は、所与の深さの多孔性内の水中及び空気中で同じであるが、酸素が減少している間、存在する窒素が一定のままであるため、この割合は呼吸とともに減少する。
酸素転換の基準は、本発明に従って、常に所定の十分な酸素濃度を下回ったままの多孔性中の酸素の総濃度として定義され得る。この定義は、水が飽和している場合でも機能するため、多孔性の濃度によって基準を定義することが好ましい。
例えば、多孔性の(又は多孔性中)の空気中の[酸素]/空気≧4%の最小閾値は、常に満たされる規則として好ましくは選択することができ、空気中の4%の酸素は、溶解空気中の最大酸素レベルの20%に相当し、「常に」規則は、次いで、常に4%以上である、多孔性中の空気中の総酸素レベルが存在するように酸素転換を管理することである。
例えば、空気濃度が、44%の総多孔性で4%である場合、4%空気及び40%水が存在し、それ自体が2%溶解空気、すなわち0.8%溶解空気を含み、酸素及び窒素の濃度は常に空気中及び水中で同じである。
空気で再充填する最後の時点まで待ち、4%の空気含有量から6%の空気含有量(地下水面を下げることによって)になると、これは2%x20%=0.4%の多孔性の酸素供給を意味する(大気中の空気に20%酸素が含まれているため、20%)。
しかしながら、酸素が添加される前の、多孔性中の酸素の総量は、
-多孔性空気中では4%×4%=0.16%
-多孔性水中では40%×2%×4%=0.032%であった。
-多孔性空気中では4%×4%=0.16%
-多孔性水中では40%×2%×4%=0.032%であった。
合計で、酸素は、空気を添加する前の多孔性の0.192%を占めた。
新鮮な空気を添加した後、多孔性の0.4%+0.192%=0.59%になる
新鮮な空気中及び古い空気中の窒素濃度は同じであり、窒素+酸素の総量は
(4%+40%×2%)~(6%+38%×2%)又は(4.8%)~(6.76)からわずかに変化し、
したがって、比[酸素]/([酸素]+[窒素])は、
0.192/4.8から0.592/6.7に増加し、
すなわち、4%から8.8%に増加する。
したがって、比[酸素]/([酸素]+[窒素])は、
0.192/4.8から0.592/6.7に増加し、
すなわち、4%から8.8%に増加する。
このように、軽い排水で4%空気から6%空気に移行し、2%水を新鮮な空気に置き換えることによって、多孔性空気の酸素濃度が一気に2倍になる。
したがって、酸素化要件を通気要件に変換した後、排水曲線の使用により、所与の深さP1での通気結果に対するこの制約を、地下水面深さP(t)の制約に変換することが可能になり、P(t)=P1+P2(t)であり、深さP1での根の良好な酸素化の条件は、追加の深さP2(t)の最小値に基づいており、この最小値は、永続的に達成される必要はなく、むしろ時々達成される。
「時々」は、気体又は溶解した空気の酸素化の速度を、十分な所定の値よりも高いレベルに維持するために必要なものと理解されるべきである。
上記の例で見られるような4%の値は、「時々」を判定するために満足のいく酸素化のために選択され得、排水後の通気速度は、排水中の地下水面深さを決定する。
この条件を表すために、例として挙げられた場合において、所与の基材では、所与の深さを上回るにつれて空気濃度が上昇することを覚えておいて、水濃度hcの排水毛細管高さ関数(ε-6%)を取ることで十分であり、特に、多孔性の排出された部分を再生する空気が上方の大気から来ているため、その上の全ての場所に適応するためのスライスの最深点での条件を表現することで十分である。
根の酸素化スライスが、表面から深さPTORまでのスライスであり、このスライスが1つの基材層しか持たない最も単純で最も頻繁な場合では、水濃度θに対応する毛細管高さの事前に定義された関数hcdrainage(θ)のおかげで、式は主排水曲線から直接推定することができ、毛細管高さhcdrainage(θ)は主排水曲線によって定義される。
圧力計深さPpiezo MIN TORの地下水面について確認される式は、
Ppiezo MIN TOR≧PTOR+hc i drainage(εi-θAIR MIN TOR)である。
Ppiezo MIN TOR≧PTOR+hc i drainage(εi-θAIR MIN TOR)である。
言い換えれば、地下水面深さPpiezo MIN TORと最小空気含有量θAIR MIN TORが望まれる深さ点PTORとの間には、主排水曲線から求める高さhc i drainage(εi-θAIR MIN TOR)の差が少なくとも存在しなければならない。
上記のように、この良好な酸素化の状態は、根の良好な酸素化が望まれるゾーンが基材の単一の層で構成されている場合に簡単に表されるが、多層基材の本発明の文脈で時々発生する場合には、それをわずかに複雑な方法で表すことも適切であり、これらの層の各々は必然的に独自の主排水曲線を有する。
この目的のために、次いで、本発明による方法は、表面から深さPTORまでの芝根の酸素化スライスの当該深さPTORを最初に画定するステップを含まなければならず、これは、5cm以上であり、好ましくは5~15cmである。
当該根の酸素化スライス内で「時折」必要とされるある時間tにおいて、最小空気濃度条件θAIR MIN TORを満たすために必要な条件は、主排水曲線から推定される。これは、単に、建設構造及び根の酸素化スライスの深さPTORの選択に従って関与する基材層の数を定義すること、並びに、所与の深さにおける毛細管平衡で何が起こるかは、考慮された点における基材の主排水曲線及び毛細管圧力、すなわち、地下水面に対する点の高さにのみ依存し、その上又は下の層(その両方とも毛細管流に影響を及ぼすが、毛細管平衡には影響しない)に依存しないことを覚えておくことである。
式の残りの部分は、これから推定され、原理は、更に、芝の良好な水分補給を可能にし、表面と当該深さPTORとの間の根の酸素化スライス内の当該最小必要空気濃度θAIR MIN TORを尊重することであり、構造(S)内の地下水面の深さPpiezoは、「少なくとも時折」最小深さPpiezo MIN TORに下げられ、これは、以下の式を検証し:
Ppiezo MIN TOR≧PMIN TOR=MAX[Zi+hc i drainage(εi-θAIR MIN TOR)]1≦i≦n(PTOR)
式中、n(PTOR)は、厚さPTORの当該最小の根酸素化スライス(TOR)の完全に又は部分的に上にある層の数であり、当該根酸素化表面スライス(TOR)に完全に又は部分的に含まれる層によって定義され、Yi-1<PTORである事実は、以下の式を使用して整数n(PTOR)≦Nの定義を可能にする:
Yn(PTOR)-1<PTOR及びYn(PTOR)≧PTORである1≦n(PTOR)≦N
i<n(PTOR)かつZn(PTOR)=PTORの場合、式Zi=Yi使用して、i≦N(PTOR)の場合のZiを定義することによる。
Ppiezo MIN TOR≧PMIN TOR=MAX[Zi+hc i drainage(εi-θAIR MIN TOR)]1≦i≦n(PTOR)
式中、n(PTOR)は、厚さPTORの当該最小の根酸素化スライス(TOR)の完全に又は部分的に上にある層の数であり、当該根酸素化表面スライス(TOR)に完全に又は部分的に含まれる層によって定義され、Yi-1<PTORである事実は、以下の式を使用して整数n(PTOR)≦Nの定義を可能にする:
Yn(PTOR)-1<PTOR及びYn(PTOR)≧PTORである1≦n(PTOR)≦N
i<n(PTOR)かつZn(PTOR)=PTORの場合、式Zi=Yi使用して、i≦N(PTOR)の場合のZiを定義することによる。
深さYiは、上から始まる連続した層の基部の深さであり、これらの深さはグラウンドの建設中に定義される。
また、「時々」地下水面を下げるこの戦略は、根の酸素化の観点から効果的であるが、特定のタイプの建設では、多くの水を貯蔵するのではなく、その排出を強制するという欠点を有する場合があることに留意されたい。このため、この廃棄物が問題となる場合、本発明は、水を無駄にすることなくレベルを下げるための、後述する解決策を提案する。この問題は、地下水面管理の最適化で研究されている問題の1つであり、一定の体積の貯蔵層上に配置された基材の層である。
最後に、好ましい実施形態では、「適切な」酸素化から最適な酸素化に移行するための全ての手段が提供される。しかしながら、本発明の文脈では、上方対流で空気を吹き込むことは、エネルギーの観点からはそれほど高価ではなく、非常に効果的な粗い多孔性と浅い地下水面の存在との組み合わせのおかげで、酸素を再生すること、及び基材を乾燥させることなく、空気中のように20%に近い酸素化速度を有することを可能にする。
実際、芝栽培の観点からは、芝を酸素化するという唯一の目的で、水に酸素を添加する限りにおいて、例えば、上部5cmが十分に通気され、底部5cmが不十分に通気され、底部5cmが水中にある15cmを超えて発達する根を有することが、可能であり、これは、例えば、気泡を吹き込むことによって水に酸素を添加することによって、単純かつ安価な方法で可能である。
水の過剰又は永久的な総飽和状態にもかかわらず、空気を下層の地下水面に恒久的に吹き込むという事実は、多孔性中の水の十分な酸素化を可能にするが、この溶液は、たとえそれが比較的安価かつ効率的であっても、基本的な溶液として好ましいものではなく、これは、一方では、本発明によって目標とされる持続可能な開発の目的に適合しないためであり、また、他方では、基材の良好な酸素化のために選択された通気の条件は、いずれの場合にも機械的レベルでも好ましいためである。いずれの場合でも、最小表面積における最小空気濃度が望まれる。したがって、多孔性を酸素化するための空気の吹き込みは、実際には、培地を改善する追加の手段として本発明に従って意図されるが、その窒息を回避するための必要性として望まれない。
D-暑い天候で基材の表面通気を確保する手段
主排水曲線をまた使用して、最小深さP2(t)を決定して、熱波の間に表面から5cmで十分な空気濃度を得る。
主排水曲線をまた使用して、最小深さP2(t)を決定して、熱波の間に表面から5cmで十分な空気濃度を得る。
主排水曲線は、気候需要によって引き起こされる毛細管上昇中の空気濃度を最小限に抑えることが知られている。しかしながら、この最小化の程度は、非常に浅い地下水面からの蒸発需要の影響下で作成された毛細管流中の水濃度へのわずかな既知の参考文献が、地下水面深さ及び蒸発需要が重要である場合、表面のすぐ近く、すなわち、本発明のための目的の領域及び状況を除いて、曲線に対する水濃度の低下が一般的に中程度から低いままであることを示唆しているにもかかわらず、知られていない。これは、知識及びリスクの正確な決定の観点からは面倒であるが、一方で、表面付近の空気濃度の突然の増加のこの「リスク」が、正確に望ましい効果であるため、芝にとって非常に有利である。いずれにせよ、暑い天候で表面付近の最小の望ましい空気濃度を決定するための参考文献を見つけることは容易ではない。湿度が下がるときに増加する湿度を課す湿度の勾配を有することが絶対に不可欠であり、乾燥した表面が好ましいことは分かっており、また、非常に高い蒸発の場合(ほとんどの場合、嵐の時期と同じではない長期の暑い時期で空気が飽和していないか又は不動である場合に一致する)、乾燥した地殻又はマルチは、表面から上昇する最後のセンチメートル又はミリメートルの蒸発の毛細管レジームの通過によって形成され、これは病気の制御に非常に有利であることが分かっている。
この文脈では、本発明による原理は、表面から5cmでの最小空気濃度を課すことであり、これはいずれにせよ、10%以上、好ましくは15%以上であるように選択される。
可能であれば、最善の解決策は、最大深さの条件、すなわち、40cmに近い地下水面、及び5cmにおける30%以上の空気濃度に近づくことである。
E-芝の自発的毛細管灌漑の原理
灌漑ニーズを満たすための本発明による原理は、最大地下水面深さ、及び地下水面上の基材の特性に関係する。
灌漑ニーズを満たすための本発明による原理は、最大地下水面深さ、及び地下水面上の基材の特性に関係する。
地下水面からの芝の十分な毛細管灌漑のために、本発明による選択は、「簡単に言えば」、地下水面の非常に浅い深さ(理想的には50cm未満)、及び粗い多孔性(中砂又は粗砂)を有する基材の二重の条件を課すこと、並びに、これらの2つの単純な条件が、本発明の文脈では、灌漑の謎の問題を解決するのに十分であると主張することである。
しかしながら、そのような単純な条件は、従来、灌漑に利用可能な水が根のレベルの水濃度に対応するものであると仮定し、毛細管灌漑が、可能な限り細かく、可能な限り最良の「有用な貯水」を有する土壌を有することが好ましいと推定する、当技術分野で十分に確立されて受け入れられている意見と矛盾するので、受け入れることは困難であるように思われる。
根の酸素化必要性を管理するために本発明に従って使用される主排水曲線によって決定することができるこの有用な貯水は、再乾燥後に土壌に残る水、及び、したがって、土壌の毛細管力によってあまり保持されないこの水のどの部分が根によって使用され得るかを決定するための灌漑プロセス全体の典型的な要点である。
しかし、植物が毛細管作用によって水分補給することを可能にするのは、基本的に、水分補給することで、毛細管バランスに関連する水の量を減らし、地下水面から毛細管流を生成することによって、土壌中のこの毛細管のバランスを破壊し、このバランスを再確立するという事実である(まるで糸の端にあるバケツから水を引いているかのように)。この順序では、重要なのは、平衡状態において現場で利用可能な水の量(有用な貯水の概念)ではなく、この壊れた平衡が再確立される速度であり、不均衡から生じる流れが、貯水から水を引くときに植物の渇きを癒すのに十分であるかどうかを知ることである。
浴槽にはある程度の水があるが、植物は飲むための水供給を利用する。これは、自発的に不均衡を生み出し、したがって、浴槽をその平衡レベルに再充填することを目的とした水の上方への動きを生じさせる。問題は、どのような条件下で、バランスを取り戻した蛇口が、浴槽が空になるのと同じくらい速く浴槽を満たすかであり、蛇口が浴槽の水レベルが低いほど速く満たすと仮定すると、究極の問題は、浴槽がすでに空になる前に、充填されることと空になることとの間の平衡が生じるかどうかである。
もちろん、物語の冒頭では、浴槽内の水の量は、浴槽を再充填するために水の5つの洗面器を空にすることなく、3日間持ちこたえることができると言うことが可能になる。これは、2回の散水の間にどれだけの水をもたらすべきか、どの時間間隔があるべきかを測定するために古典的な灌漑で使用される有用な貯水の全体的な概念である。
しかし、この目的のために提供された水入口蛇口のために浴槽に洗面器を空にすることなく3ヶ月間持ちこたえることを可能にしたい場合、水供給が1日又は3日の消費の初期バランスにあるかどうかは関係なく、重要なのは唯一、植物がストロー(水に浸かる根)でそれを満たすよりも、蛇口が浴槽を水で満たす方が速いかどうかである。
したがって、蛇口(毛細管流)が植物による消費(蒸発散量)を補うのに十分かどうかを判断することを可能にする、浴槽内の水のレベルを、それを空にし始める前に測定するツール(主排水曲線が非常によく測定する)ではない。
したがって、有用な貯水の古典的な概念は、2つの連続した散水セッション(浴槽内の水の量)の間に供給されない供給を決定することに完全に関連しており、基材のPF曲線のおかげで決定可能であるという利点を有するにもかかわらず、地下水面からの毛細管流(蛇口からの水の流れ)による連続供給の可能性とは全く無関係である。
対数曲線の使用は何も変えず、動的流量は平衡時の供給の測定から推定することはできない。
しかし、共通の経験からの別の議論は、本発明のために選択された原理と顕著に矛盾しているように思われる。実際に、基材がより細かい場合に、水が毛細管作用によって更に上昇することが知られており、水がより細い基材で更に上昇する場合、それは間違いなく、毛細管上昇の速度(すなわち、水充填タップの充填速度)が粘土よりも砂で低くなければならないためであると推定するのが当技術分野では通常である。
より不穏なのは、自然界の植物(すなわち、一般に、多かれ少なかれ深い地下水面の上のもの)が、粘土土壌よりも粗砂の中でより速く乾くという一般的な観察である。この観察は常に正しく、毛細管灌漑の有効性を保証するための粗い基材の選択は、したがって、この観察に照らして正当に逆説的に見える場合がある。
したがって、3ステップ分析を要約することによってこの逆説に答えることが有用である:
・第1のステップ:毛細管平衡に向かう過渡期における毛細管上昇の速度に関する基本的な知識に戻り、多孔質媒体の単純化されているが、非常に有益なケースで働くこのメカニズムを観察する。
-これにより、毛細管流を発達させる容量に関する多孔質媒体の多孔性特性の影響を推定することが可能になり、将来の構成層の開発のための実用的な方向性を提供する。
-これはまた、基材の試料中の毛細管による水分補給流の上昇の視覚的観察を解釈することの難しさを説明する。
・第1のステップ:毛細管平衡に向かう過渡期における毛細管上昇の速度に関する基本的な知識に戻り、多孔質媒体の単純化されているが、非常に有益なケースで働くこのメカニズムを観察する。
-これにより、毛細管流を発達させる容量に関する多孔質媒体の多孔性特性の影響を推定することが可能になり、将来の構成層の開発のための実用的な方向性を提供する。
-これはまた、基材の試料中の毛細管による水分補給流の上昇の視覚的観察を解釈することの難しさを説明する。
・第2のステップ:蒸発性気候需要の場合、水の消費によって上部で生成される毛細管不均衡に起因する基部の地下水面からの水の移動のための式の単純な形式を使用して、含水量曲線と毛細管流との間の脆弱な理論的リンクを分析する。
・第3のステップ:最終的に、及び何よりも、実験測定に相関する数値シミュレーションのおかげで、現在利用可能であり、かつ広範囲の実験条件に関連する科学的実験を考慮し、当該実験は、本発明のパラメータの範囲内で、地下水面の深さ、気候需要、及び基材のタイプの関数として、基部の地下水面及び上部の蒸発需要の存在下で生成された毛細管流を推定することを可能にする。関与する現象の極端な複雑さにもかかわらず、これらの結果は、本発明に従って選択された特定の制限条件下で適用される境界流の理論を使用して、極めて単純な用語で要約することができる。
蒸発需要がない平衡状態で、並びに表面での気候蒸発需要及び構造の表面に十分に近い地下水面が存在する毛細管流段階中の両方で、本発明が、以下を推定することができることが重要である:
-異なる深さでの水濃度
-毛細管流の強度
-異なる深さでの水濃度
-毛細管流の強度
平衡時に、準静的排水曲線は、基材の固有の特性である飽和状態から得ることができる。
上部に蒸発需要が存在し、底部に非常に浅い地下水面が存在する場合、含水量曲線及び毛細管強度は基材の固有の特性ではないが、それに依存する。
毛細管流段階中に基材の多孔質で何が起こるかを理解するために、流動及び含水量曲線を推定することができるようにするために、一歩後退することは興味深いものであり、「実際の」多孔質材料を直接扱うのではなく、単純な試料多孔質材料で既知の経験を最初に見ることほど有益なものはなく、それは、単純な試料多孔質材料は、少なくとも定性的な方法で、複雑な多孔質材料で作用する毛細管プロセスに近づくことを可能にするからである。同様に、これにより、基材の特殊性から生じる効果の組み合わせを直感的に管理し、特に、本発明の枠組みで優先的に使用されるラジカル基材などの基材の、一見矛盾している、特定の毛細管挙動を予測、説明、及び検証することが可能になる。
毛細管に関する参考経験は、円形断面を有する円筒形状ガラス毛細管チューブのものであり、その下部は水に浸され、その平衡時の毛細管上昇の高さhは、ラプラスの式によって確認され、理論的に説明された、Jurinの経験式によって与えられ、水の平衡点への上昇の段階の間の流れの速度は、後でWashburnの式によって提供され、この式は、水(h=2γ cos θ/g .1/R=Constant .1/R)の場合、Jurinの式によって決定される閾値の高さhjまで上昇するプロセスにおけるメニスカスの高さhを時間tの関数として与え、その結果、細いチューブ内の毛細管上昇の高さは、チューブの半径が小さいほど大きくなるというよく知られた結果が得られる。
毛細管半径R及びTwithT=η R/γ cos θの関数としてのWashburnの式の解、式中、θはチューブ壁上の液体の接触角であり、ηは液体の粘度であり、γは次のような表面張力である:
In(1-h/hj)+h/hj=-R2/hj 2t/4T
In(1-h/hj)+h/hj=-R2/hj 2t/4T
これは、Jurin高さと比較して毛細管上昇高さが小さい限り、以下のように古典的な拡散式に単純化される:
h2=1/2R2t/T
h2=1/2R2t/T
この式によれば、1921年以来、Washburnによって理論的に決定され、大径毛細管及び小径毛細管を水で満たされた同じ洗面器に並べて浸漬した経験によって容易に確認されるように、メニスカスが上昇するのを観察するために、小さな毛細管チューブのメニスカスは、大きな毛細管チューブのメニスカスよりもはるかにゆっくりと上昇することが分かる。これは、大毛細管の上昇段階全体では、大毛細管の地下水面は、単位高さ(直径の正方形に比例する断面積)当たりに引く水量がはるかに大きいにもかかわらず、はるかに高いことを意味し、これは、より速く上昇し、より大きな断面積を有する大毛細管チューブ内の水の流れが、小さな毛細管チューブ内よりもかなり大きく、より大きな断面積を有する小さな毛細管チューブ内の水の流れよりも更に大きいことを意味する。
したがって、小径毛細管チューブ内の水は、最終的にはWashburn JURINの式に従ってより高く上昇するため、また所与の上昇の高さのために引き出す水が少ないため、より速く上昇しなければならないと長い間信じてきた後、逆に、経験によって確認されたこのWashburn式によって、単位時間当たりに最も多くの水が毛細管によって上昇するのは、実際に、大径の毛細管チューブであることに留意した。
最小の毛細管チューブでは、引張力は単位面積当たりより強い(これが、メニスカスが最終的に高い理由である)が、粘性抵抗もより大きく、この粘性力の増加は、最終的に平衡時の高さの観点から優勢である引張力に対する動きのダイナミクスの観点から優勢である。
しかしながら、及びパンパイプとして表される基材の古典的に普及したモデリングにもかかわらず、基材スライス全体上の全てのレベルで互いに接続された粗孔及び細孔を生成する粒子のアセンブリを含む基材は、平行な毛細管チューブに匹敵するものではなく、むしろ、基材を表し、底部から上部までの全てのレベルで互いに接続されたサイズの毛細管のアセンブリとして表されるべきである。
断面がはるかに小型チューブに接続された大きな断面を有するチューブからなる毛細管を浸漬する経験は、はるかに代表的であり、この点で特に有益である。この実験では、水メニスカスが、大型チューブに接続された小型チューブで最も速く上昇することが見出された。したがって、大型チューブ内の低粘度オープンチャネルは、大型チューブ内の水の急速な上昇のために使用されるが、小型チューブ内のより強い真空は、大型チューブの底部から上部まで、大型チューブから小型チューブ内への水の排出を可能にする。その結果、小型チューブのより強い毛細管の引っ張りは、小型チューブから水の柱全体を引っ張るため、小型チューブで上昇する水の一部は、小型チューブに到着する前に、大型チューブを途中までより速く移動し、それは、その高さ全体にわたって大型チューブからの横方向の排出によって満たされる。更に、所与のレベルで大型チューブから小型チューブに流出する水の量は、大型チューブの体積及び毛細管作用によって下から補充する能力と比較して少ないままである。
同様の効果により、今回は円形であるが亀裂のある毛細管チューブを取り上げて、同じ断面を有する通常のチューブと同様にチューブの中心に水が上昇し、同時に、壁の小さな亀裂が、はるかに速い上昇、及び亀裂のある壁に対してはるかに高く上昇するものを可能にすることを確認した。
同じように、正方形の断面を有するチューブを取り挙げた場合、円形のチューブと同様に、上昇の速度及び上昇の高さが正方形に刻まれた中心にあり、同時に水は正方形の四隅ではるかに高く、はるかに速く上昇し、正方形の縁を形成する4つの隆起を形成することを確認した。
これらのモデル多孔質ケースの分析計算及び実験的検証は、古いWashburn式を使用して、Bigoによって2000年に行われ、最近になって公開された。これらの多孔質モデルは、基材の2つの主要な効果の解釈を可能にするため、非常に意味があり有用であり、これは、一方では、同等のラプラス半径を割り当てることができる平均ラプラス力にリンクされた循環の駆動力であり、他方では、同等の粘度半径を割り当てることができる流れに対する粘性抵抗である。これはラプラス半径よりも大きく、基材内の不均一な多孔性の場合、大量の水が、大きな多孔性を通ってより速く循環することを可能にし、そのうちのいくつかは、より細い多孔性に対応する平均毛細管力でますます狭い孔に徐々に排出され、底部から上昇する水を取り込むことなくより高いレベルに上昇することができる。
しかしながら、多かれ少なかれ広いスペクトルを有するガウス曲線に従って均質に分布する凝集体からなる古典的な基材を考えると、基材の毛細管挙動の古典的な解釈は、基材の単一等価多孔性のものである。単一等価多孔性のモデルによる解釈の結果は、低い毛細管性が高い透過性に対応し、毛細管性の減少及び透過性の増加は、等価多孔性を増加させることによって必然的に達成されることを考慮することである。この観察はまた、少なくとも、基材が本質的に比較的均質であり、鐘形の粒度曲線によって分類された凝集体からなる基材である限り、経験によって一般的に裏付けられている。
しかしながら、Bigoの研究によって示唆されるように、平衡高さをモデル化するための同等のラプラス多孔性、及び粘度又は透過性をモデル化するためのより大きなサイズの同等の多孔性を有する2等価多孔性半径を有するモデルを選択するとき、基材におけるスケール及び成分の不均一性の特定の効果が、同時に毛細管性及び透過性を改善する方法を理解することが可能になる。特に、この仮定の下では、大きな多孔性は、地下水面付近の透過性及び毛細管流強度の両方に有利な有効多孔性に対応することが理解される。
等価多孔性のこの2半径モデルでは、透過率及び毛細管上昇率は、細多孔性及び粗多孔性の組み合わせに依存する毛細管流中の含水量曲線を伴う粗多孔性に依存することが理解される。
例えば、ラジカル基材発明の好ましい実施形態では、その細さのために選択された繊維は、砂の多孔性よりもはるかに低く、粒子が、わずかに離間することを可能にし、粘度多孔性を増加させながら(排水透過性及び毛細管流速の同時増加)、繊維とそれを通過する粒子との間により細かい空間を作り出す。これにより、より細かい多孔性が作成され、毛細管力が増加し、それ自体が細い毛細管チューブである繊維は、水を持ち上げるだけでなく、乾燥した状況にもかかわらず砂の毛細管凝集を維持するためにも使用される。同様に、砂の平均サイズよりも数単位大きい非常に大きな粒子の賢明な共有の導入は、排水及び毛細管流を促進するより広い毛細管経路を作成する一方で、混合及び配置中に部分的に粉砕された、これらの大きな弾性及び疎水性の粒子の添加は、基材の細かい部分とこれらの弾性粒子の可撓性壁との間にますます多くの水を閉じ込め、これは、この閉じ込められた水が、毛細管作用によって、弾性壁に対する孔容積を減少させることによって弾性粒子を再び膨張させる効果を有する圧力の力を毛細管作用によって上昇させる壁に圧力を加えるためであり、その後、圧力の影響により孔スペースを減少させることによって植物内で水を上昇させる生体の柔軟性組織と同じプロセスに従って作用する。これにより、水が、上昇する毛細管水に崩壊する前に、植物組織の多孔性よりも高く上昇することが可能となる。
ラジカル基材の第3のスケールで起こる別の効果は、砂を構成する球状のケイ質粒子に関するものであり、その表面は、ガラスビーズのように完全に磨かれているのではなく、むしろ傷が付けられている。粒子の表面のこれらの傷は、細孔容積の観点では何も表していないが、粒子間の凝集のために、また経路が粒子間の多孔性の空洞を満たすことを可能にするとすぐに、水をより高く上昇させるか、又は周囲に水を拡散させる容量のために、絶対的にかなり重要である。
したがって、ラジカル基材において現れるこれらの効果の全てにより、基材が、繊維網において粒子を一緒に結合する凝集力により、高透過性かつ高毛細管性であり、高弾性であり、弾性粒子及び有効な凝集力の存在により、高い柔軟性があることが可能になる、これらの力は、土壌に抵抗機能を与えるのに十分に強力であり、スポーツ実践の機械的応力に直面しても変形不可能かつ平坦であり続けることが可能であるが、基材の所望の柔軟性を維持して、選手の関節を損傷しないように十分に弱い(乾燥中に粘土によって発達したものなどの強力な力がない)。
したがって、効果の組み合わせに対するこの定性的アプローチは、ラジカル基材の観察された特性を解釈及び検証することを可能にし、これは、これらの効果が、単一等価多孔性による多孔性の古典的な解釈において明らかに逆説的であるにもかかわらず、本発明の枠組み内でそれを好ましいハイブリッド基材にする。
繊維の水路網が微孔性水路網を生成する固体要素間で非常に高い49微孔性を作成することができる場合、このアプローチは、繊維性媒体の凝集体から高多孔質媒体と毛細管媒体の両方を作成する希望を提供する。これらの例から学ぶべき教訓は、かなりの49微孔性は、後者が非常に小規模な不規則性に基づく場合、優れた毛細管性への障害ではないということである。
しかしながら、この必要な定性的アプローチは、それ自体で、蒸発需要の存在下での夏季流出時の平衡深さ依存含水量曲線、若しくは深さ依存含水量曲線、又は夏季流出時の地下水面の深さ、蒸発需要、及び深さ依存含水量曲線の関数としての毛細管流による水を上昇させる容量を推定するにはまだ不十分である。
平衡時の深さによる水濃度曲線を決定するために、測定されるものと同じサイズである試料サイズの影響を考慮して、特別な繰り返しプロトコルを使用することができる方法が分かった。
動的文脈では、毛細管流による灌漑の可能性を推定するための最も古典的な経験は、開始時に「乾燥」している(しかし、その凝集を維持するのに十分な水分を有する)基材のカラムの飽和面の目視観察である。このカラムは、水と接触した基部とともに配置され、その暗い色は、速度が観察される吸収面の上昇、及び最終的に到達した高さを観察するために使用することができる。
この魅力的な経験は、実施することが非常に迅速で、非常に高価ではなく、実際に有用な情報を提供するため、古典的で、かつ必要であるが、最初に解釈されなければならず、一度解釈されると、部分的な答えしか与えられないため、本発明の文脈で生じる質問に直接的又は完全に答えることはない。
濡れた面の目視観察の原理は、「水の存在」が多孔性の屈折率を変化させること、したがって、「水の存在下で」入射光の大部分が、「水の不在」のように照明源に戻るのではなく、砂粒子をバイパスして塊を貫通するため、最終的に濡れた砂が乾燥した砂よりも暗くなる。したがって、この経験は、水の上昇、並びに濡れた面の上昇率及び濡れた面の高さを示している。しかし、含水量はバイナリ(水の「不在」又は「存在」)ではなく、問題は砂がどの含水量で明るいか暗いかである。本発明の文脈において生じる2つの実用的な質問は、濃い色が草の根を溺れさせる可能性のある、あまりにも多くの水を意味するかどうか、又は反対の方法で、濃い色がこの高さで草の十分な水分補給を保証するかどうかである。目が見ているものから直接解釈することができる興味深い指標は、それを、モデル多孔質ケースと、連続的な計量実験によって測定されたもので比較することである。したがって、上記の正方形チューブの毛細管上昇などの特定の典型的な場合には、面自体が希釈され、むしろ時には非常に小さい含水量の上昇の高さ(正方形の四隅の4つの縁)で目が面を見るのに対し、重量は、内接する円で上昇するものに関連して無視できる水の量を表す四隅の上昇に影響を受けず、重量は、正方形のチューブのセクションの表面積の99%を超える飽和レベルを与えることが分かる。この経験の解釈は、面の前面が、含水量の観点からわずかな増加(ただし、重要な流れを支えることができる)を表していても、目が面の前面を見ているということであり、一方、計量は、面の後部が、毛細管性によって上昇する水のわずかな割合に対応する水高さを無視していることを示す。この結果は、面の高さが必ずしも暗い部分で何が起こっているかについて多くを示すのではなく、むしろ明るい部分では、おそらくまだあまり起こっておらず、まだ非常に少ない水があることを定性的に理解することを可能にする。本発明の文脈では、この点を利用して、一度安定した面の高さを超えると、基材内の空気が不足するリスクはないと言うことができるが、この結果は、主排水曲線を介して、より単純に、かつ非常に正確な方法ですでに利用可能である。
しかし、これはこの面の下にあまりにも多くの水があることを意味するものではない。
また、透明な部分では、毛細管上昇は高強度の流れを供給するには不十分であることを意味するものではない。
言い換えれば、砂の円柱の中で濃い色の上昇面を観察することは確かに有用であるが、それは灌漑の可能性の問題又は窒息の危険性の問題のいずれかに明確に対処していない。
・第2ステップ:水濃度曲線と毛細管流との間の脆弱な原理的リンクを分析する
本発明の文脈において重要なことは、どの条件下で毛細管流が芝の表面上の大気の潜在的な蒸発散量を部分的又は完全に満たすことができるかを決定することである。
さて、原則として、上向きの流れはある期間にわたって水平面を通って上昇する水の量であるため、これは根に供給するために任意のレベルで捕捉することができる最大量である。しかしながら、根が所与のレベルで全ての上向きの流れを吸収した場合、その上に上向きの流れは残らず、当該レベルを超える消費を補うための供給はない。
したがって、流れが上昇し続けることを防ぐことなく、所与の高さにおいて期間にわたって引き抜くことができる水の量を考慮することがより適切であり、流れが上昇している条件を変えることなく、現象を定常状態で持続させることができる。流れの起源における不均衡の状態を変えずに引き抜くことができるこの量の水は、根による引き抜きがない場合、同じ期間中に蓄積されるものである。
しかしながら、土壌を表す基本体積における水塊の保存を表す連続性式は、定常状態において所与の高度で引き出すことができる水の量が、深さzで発達する上向きの毛細管流の勾配に等しいことを示している。高度zにおいて地下水面から厚さδzのセルに到達するものから、高度z+δzにおいて出るものを引いたものは、存在する根が同じ時間で同じ量の水を引き出さなかった場合にある期間δtにわたって起こる水の蓄積である。言い換えれば、ある期間δtにわたって、定常状態で根によって引き出され得る水の量は、上向きの毛細管流のz勾配に等しい。
このように、単位時間当たりに引き出すことができる水の量3θ/δtは、毛細管流の垂直勾配δq/δzに等しい。
すなわち、δθ/δt=δq/δz
すなわち、δθ/δt=δq/δz
さて、関与する力の式(重力及び毛細管性)又は運動量の保存式は、ダルシー式(飽和媒体で有効)を不飽和媒体に一般化することによって、以下の式を使用して書くことができる:
q=K(θ)(δh/δz--1)
式中、h(θ)は、大気圧に対する相対吸引圧力であり、すなわち、水高さにおける圧力Pを表し:
P=p g H=p g(h+z)、式中、Hは水高さで表される圧力であり、したがって、hは、基材の多孔性及び飽和度に応じて、水高さで表される吸引圧力である。
q=K(θ)(δh/δz--1)
式中、h(θ)は、大気圧に対する相対吸引圧力であり、すなわち、水高さにおける圧力Pを表し:
P=p g H=p g(h+z)、式中、Hは水高さで表される圧力であり、したがって、hは、基材の多孔性及び飽和度に応じて、水高さで表される吸引圧力である。
K(θ)は、不飽和媒体における一般化された油圧伝導率であり、これはθの増加関数であり、非一般化ダルシー式の透過性においてθ=θsatである場合、飽和媒体と等しく、次いで含水量が減少するときに0に減少し、最初は値が、有効多孔性の飽和にほぼ比例し、次いで水が有用な貯水のみを占有するときにより急速に減少し、最後に有用な貯水が空であるときにますます急速にゼロに向かう傾向にある。
したがって、θの増加関数であり、水濃度の低下に伴って減少するK(θ)と、一定の条件下で有意な流れを作り出し、この水圧伝導率の低下を補うことができる圧力勾配との間に積を有する。
項K(θ(z))は、水が少ないときには低くなる可能性が高いが、項δh/δzは、水の量に依存するのではなく、乾燥勾配に依存するため、この勾配に応じて積が小さくても大きくてもよいように非常に大きくなる可能性があることは明らかである。したがって、式の形式を単純に観察することによって、及びそれらを解こうとすることなく、この項が小さいか大きいかはそれ自体では重要ではないことが分かり、それは、上向きの毛細管流を駆動し、蒸発散動的に十分な上向きの流れで根による水の消費をリアルタイムで補償する能力を提供するこの積の勾配であるからである。毛細管平衡が達成されない限り、水の流れは、この平衡を再確立しようとするために上昇し、この不均衡を変換する圧力勾配が有意である場合、より速く上昇し、利用可能な水は底部にあり、乾燥は上部から起こり、上向きの流れが再確立しようとする平衡を破壊する。したがって、最初のモータは、蒸発による乾燥であり、蒸発散によって排出された水を置き換えようとするために確立された毛細管流のモータを動かし、毛細管平衡を再確立することに成功することなく、それにもかかわらず、上昇する毛細管流が運動の起点での蒸発散の流れと強度が同じである場合、蒸発散が続いても、その不均衡を一定のレベルで維持することに成功することができる。
これは、異なるレベルでの根による水の引き出しを特に考慮しないが、当該地下水面の深さの関数として地下水面からの表面上の蒸発需要を維持することができる定常状態における毛細管流の(根の不在下での)自発的な発達のための条件を研究し、確立する研究の分析の次のステップを考慮した、本発明の基礎である。
第3のステップ:最終的に、及び何よりも、現在利用可能、かつ幅広い実験条件をカバーする科学的実験を検討する。
しかしながら、数値モデリング及び実験的な較正を組み合わせて行われた実験から、非常に浅い地下水面の深さでは、毛細管上昇の流れの強度は、蒸発需要に適応し、後者が閾値流量未満である限り、この蒸発需要の強度に等しくなるように増加することが可能であり、それ自体は、地下水面の深さに本質的に依存し、次に基材の粒度測定に依存する。蒸発需要がこの閾値流量よりも低い限り、全ての水流は、毛細管作用による液体水流の形態で起こることが分かるが、蒸発需要が閾値流量よりも高いと、設定された上向きの毛細管流は、閾値流量に達し、そこにとどまり、蒸気流が閾値流量に追加され、これは、土壌をより徹底的に乾燥させ、その蒸発を閾値流量のレベルに低減する効果を有する。したがって、必要な平均流量が閾値流量未満になるとすぐに、毛細管流が潜在的な蒸発を完全に満たすために必要な水を常に供給することができることを実験的に観察することは注目に値する。
しかしながら、この閾値流量は、地下水面深さが40cmから100cmに増加すると2~3倍、深さが40cmから150cmに増加すると6~8倍に劇的に減少するようであり、また、土壌構造が粗いほど、閾値流量は深さが増加するにつれて急速に減少するようである。多孔性が粗い場合に深さを伴う閾値流量が急速に減少する、一方、細かい多孔性の場合減少がゆっくりであることは、土壌が、そのテクスチャが深い地下水面からの上昇する毛細管流によって植生を養うのに細かいのと同じくらい効率的であるという伝統的な観察を完全に説明する。しかし、常に深い地下水面で行われてきたこの観察は、非常に浅い地下水面には適用されない。それどころか、50cm未満の非常に浅い地下水面では、「あまり毛細管ではない」と考えられる砂質テクスチャの土壌が、最も高い閾値流量を有し、本発明に従って選択された非常に多孔質の砂質基材については40cmで15mm/日に達することさえあり得ることが観察されるが、100cmのテクスチャでは、粗いテクスチャを有する閾値流量は依然として3mm/日の大きさであり、これは重要であるが、激しいかつ長期の蒸発需要を有する気候に対しては不十分である。
これらの結果は、スポーツフィールドを担当する農学者にとって衝撃的に思われる場合があるが、それは、それらが古典的に受け入れられ、地下水面がない場合に正当化される先験的な仮定と矛盾するからであるが、それでも非常に理解しやすい。
まず、浅い地下水面では、これはまだ40cmの地下水面の場合であるが、砂質の土壌は、毛細管平衡時だけでなく、激しい夏季の蒸発散の状況でも、表面ではまだ比較的湿っている。このような条件下で、粗いテクスチャでは、地下水面上に上昇したときの水濃度の低下に関連する透過率の低下は、実在しており、水面上の同じ高さから上昇したときの微細テクスチャ基材における水濃度の低下よりも明らかに優れているが、粗いテクスチャ基材における水濃度のこの低下は、限られており(水濃度が多孔性の100%から10%に低下したのと同程度の)、微細テクスチャの透過率よりも数桁高い粗いテクスチャの飽和時のより良好な透過率を補うには不十分である。実際、この水濃度が、仮説により多孔性の100%から多孔性の10%に移ると、同じ圧力勾配を受ける水の量は、10で除算されるが、障害物は減少し、抵抗は、テクスチャに印加される抵抗力に対応する定数で、「fre」水に対応する全ての水に対して、低いままである。実際、この水濃度が、仮説により多孔性の100%から多孔性の10%に移ると、同じ圧力勾配を受ける水の量は、10で除算されるが、障害物は減少し、抵抗は、依然として自由水に対応する最小の多孔性(PF<4.2)で自由水に実行される抵抗力に対応する定数で、「fre」に対応する全ての水に対して、低いままである。明らかに、残っている水が少ないほど、残っている水は本質的にますます強く結合された水であり、表面によって水に及ぼされる力が、不動の粒状骨格に対してそれを固定化することによってそれをブロックする可能性がますます高くなるため、動かすことがますます困難になるが、しかし、これは、水が、毛細管上昇の方向に向かって行く毛細管力によってのみ保持され、ファン・デル・ワールス力によってではなく毛細管性によって保持される水に及ぼされる限り、そうではない。また、ほぼ全ての水がまだ自由であるか、又は「弱く、毛細管勾配の方向に向かっている」単純な毛細管力によって保持される砂の場合、水濃度の低下に関連して透過性がわずかに低下することは確かであるが、これは、10で除算された水濃度に対して10より大きい桁の透過性ではなく、これは、粘土から沈泥又は沈泥から砂に行くとすぐに基材の透過性間の102又は103の比率とそれほど比較されない。この簡単な分析は、少なくとも基材が中程度の吸引圧によってのみ排出される限り、砂で作り出された毛細管流が粘土で作り出されたものよりもはるかに高いままであり得るという事実の初期説明を提供する。
いずれの場合でも、観察結果は、スポーツフィールドの青色かつ排水基材の場合のように、地下水面深さが40cm未満であり、基材が粗い多孔性を有するとすぐに、芝を水分補給する第1のステップの目的が完全に満足のいく方法で達成されることを確証する。これら2つの条件が満たされると、毛細管流は、最大15mm/日の蒸発散量を連続的に補償するのに十分な上向きの毛細管流、すなわち、最も要求の厳しい気候の蒸発散量よりもはるかに高い流れを作り出す強度を有する地下水面から始まる。したがって、このような上向きの毛細管流は、潜在的な蒸発散量のレベルで実際の蒸発散強度を可能にしながら、根の消費速度で連続的に再生することによって、根によって基材から取り去られた全ての水を再生することができる。
40cmを超えるが1m未満の深さでは、蒸発散量が5mm/日を超える気候では、実際の蒸発散量が潜在的な蒸発散量(従来の週2回のスプリンクラー灌漑システムによって水分補給された芝の今日の場合のように)未満であっても、上向きの毛細管流の水分補給容量は、水ストレスと枯死に対抗するのに十分な水分を芝に提供する上で、比較的満足のいくものであり、上向きの毛細管流は、平均夏季の蒸発散量が約3mm/日である温帯、主に海洋性気候では、十分に対処する。
満足のいく毛細管灌漑を確保するための制約は、機械的な土壌問題を生み出し、高い水濃度にもかかわらず土壌が機械的に安定することを保証するためのハイブリッド基材の選択を課す。
実際には、機械的観点から、従来の(非ハイブリッド)基材では、本発明の場合のように、60cmの浅い地下水面深さ、及び数デシメートルの更に浅い深さではより悪く、そのような浅い地下水面深さは、十分な機械的強度を確保するには高すぎる表面及び表面下の水濃度を生成することが知られている。
これらの条件下では、通常の土壌は、わだち掘れ、圧縮、又は変形なしで、スポーツ活動又は維持に関連する機械的応力に耐えることができず、これは、30cm未満の深さの地下水面について、冬季、又は一年中さえ、土壌の、わだち掘れ及び変形、並びに圧縮につながり、長期間にわたるこのような浅い深さの地下水面の偶発的な維持は、常に低酸素症及び無酸素症の問題につながり、それは、根の呼吸及び問題になっている期間中に栽培したい植物の発達に深刻に有害である。
しかし、通常の土壌の場合、農業用又はスポーツ用の非常に浅い地下水面の支持力のこの不適合性は、長い間認識されており、これは、非常に浅い地下水面による植物の水分補給可能性が当技術分野の様式によって伝えられたより多くの観察の対象ではなかったという驚くべき事実を説明する。
しかしながら、非常に浅い地下水面の存在にもかかわらず、マッチの直前又はその間に特に激しい嵐から生じ得るような準飽和状態であっても、満足のいく機械的抵抗を可能にする、本発明に従って最近開発されたこれらの新しいハイブリッド基材の使用により、最初から第1のステップで選択されたもののような浅い地下水面と互換性のない第1の障害物を最初から構成するこの純粋な機械的制約を尊重することが可能である。
したがって、本発明によるハイブリッド基材を使用することによって、深さがあまりにも浅い地下水面の存在に起因する機械的障害物が除去される。
本発明をハイブリッド層を含む構造の文脈に限定することによって、これは、表面に非常に近い非常に高い水分レベルであっても、機械的強度の観点から満足のいく使用を可能にする。
したがって、ハイブリッド基材を使用して柔軟性が高すぎることは決してない(十分に強くない)が、これがどのような条件で十分であるかについては、以下のステップで検証する必要がある。
したがって、本発明は、基材の深さを最大深さ未満に制限する原理に基づいており、土壌の満足のいく自発的な灌漑及び機械的抵抗の2つの要件を満たすように決定される、粗い基材かつハイブリッド基材の選択に基づいている。
F-構造が硬水貯蔵層を含むスポーツ芝の柔軟性
フィールドの柔軟性は、スポーツ活動中にその表面に及ぼされる応力に対するフィールドの機械的応答に対応する。表面に及ぼされる力に対して、フィールドは、グラウンドの表面に、わずかに遅れて反応する。
フィールドの柔軟性は、スポーツ活動中にその表面に及ぼされる応力に対するフィールドの機械的応答に対応する。表面に及ぼされる力に対して、フィールドは、グラウンドの表面に、わずかに遅れて反応する。
この反応は、一方では、基材が置かれている貯蔵層の反応力に依存し、これは、表面までの連続したスライスを遮断するために、それ自体が一定の深さで遮断しなければならず、また、他方では、下から上への遮断の伝達中の、基材による基材の底部からの遮断信号の減衰変形に依存する。
したがって、応答の滑らかさを最適化するためには、基材による遮断信号の伝達中に、底部での滑らかな応答に有利なもの、及び/又は減衰に有利なものに作用する必要がある。
ここで興味深いのは、基材が、置かれているより剛性の高い底部よりも著しく大きい減衰容量を有する場合であり、減衰に対する基材の水分補給特性の効果を最適化することを目指している。
さて、機械的スポーツ負荷の機械的減衰応答に影響を与えることが知られている5つの要素があり、それは、底部のタイプ、基材のタイプ、底部の深さ、底部上の基材の水濃度、及び基材の含水量である。硬質な底部のタイプ及び基材が提供されると、柔軟性が:
-基材の深さを増加させることであって、一定の水濃度で柔軟性がもはや変化しない閾値深さまでの柔軟性の増加に有利である、増加させることによって、
-基材の水濃度を十分に高い水濃度に増加させることであって、それを超えて柔軟性がもはや著しく変化しない、増加させることによって、
-(一般的に求められ、「座位地下水面」と称される)底部の約3又は4%すぐ上までの、水で飽和又は水でほぼ飽和した基材のスライスの存在及び十分な厚さによって、促進される。
-基材の深さを増加させることであって、一定の水濃度で柔軟性がもはや変化しない閾値深さまでの柔軟性の増加に有利である、増加させることによって、
-基材の水濃度を十分に高い水濃度に増加させることであって、それを超えて柔軟性がもはや著しく変化しない、増加させることによって、
-(一般的に求められ、「座位地下水面」と称される)底部の約3又は4%すぐ上までの、水で飽和又は水でほぼ飽和した基材のスライスの存在及び十分な厚さによって、促進される。
明らかに、これらの最後の3つのパラメータの影響は、考慮される基材に依存する。
USGA規格に準拠し、この影響を推定するための試験の対象となっている、選択された参照基材の例にとどまり、したがって、硬質な支持部上に載置された参照基材カラムで実施される試験で以下を観察することが可能であった:
-底部上の基材カラムの全厚さの影響に関して、柔軟性はまず、厚さとともに急速に増加し、次いで漸近線に向かう傾向があり、12cmの厚さを超える柔軟性の増加は重要ではない。
-12cmの基材カラムの基材の底部の飽和厚さが2cmから4cmに増加したときに、40%の柔軟性の非常に相当な利得が、2cm以下の飽和厚さを改善することなく、4cmを超え、基材の総飽和度までの座位地下水面の厚さに対して任意の追加の重要な影響を与えることなく、カラムの底部(排水層の場合は座位地下水面)の飽和度に対して得られること、
-基材カラムの平均水濃度が、基材のフィールド容量から、カラムの有効多孔性の約半分を占める平均水濃度に増加するとき、基材カラムの底部に飽和がない場合に、約5%の柔軟性における有意ではあるが適度な利得が得られること。
-底部上の基材カラムの全厚さの影響に関して、柔軟性はまず、厚さとともに急速に増加し、次いで漸近線に向かう傾向があり、12cmの厚さを超える柔軟性の増加は重要ではない。
-12cmの基材カラムの基材の底部の飽和厚さが2cmから4cmに増加したときに、40%の柔軟性の非常に相当な利得が、2cm以下の飽和厚さを改善することなく、4cmを超え、基材の総飽和度までの座位地下水面の厚さに対して任意の追加の重要な影響を与えることなく、カラムの底部(排水層の場合は座位地下水面)の飽和度に対して得られること、
-基材カラムの平均水濃度が、基材のフィールド容量から、カラムの有効多孔性の約半分を占める平均水濃度に増加するとき、基材カラムの底部に飽和がない場合に、約5%の柔軟性における有意ではあるが適度な利得が得られること。
したがって、これらの観察から、本発明の外側又は枠組み内のスポーツフィールドが、柔軟なグラウンドから利益を得るための2つの戦略が可能である。
本発明の範囲外では、砂利排水層の場合、排水層の上部に位置する地下水面を得ることが、フィールドを軟化させる最も効果的な方法であり、そうでなければ、排水層の硬度に起因する戻り流の衝撃の硬度にさらされることがすでに知られている。排水層の表面は大気圧であり、可能な限り薄いが、毛細管マージンの厚さが4cmに達するのに十分な薄さである基材及びその厚さを選択することはすでに慣習的であり、次いで、冬季には常に濡れすぎないように基材の厚さを適応させることを選択し、溢れずに一定量の雨水を吸収することができ、十分に間隔を置いた2回の散水の間の植物の水分補給のための十分な水の供給を維持する。この妥協は明らかではないが、伝統的に30cmの最小基材厚さを課すというコンセンサスにつながってきた。
逆に、本発明の文脈では、それはまさに、排水及び毛細管貯蔵層(地下水面から基材への毛細管連続性を可能にする人工要素の追加による)を有する場合、基材が乾燥することを可能にする地下水面の存在であり(逆説的に思われ得る)、その表面が深さP1にあり、地下水面の圧力計深さが深さP1+P2にある(すなわち、貯蔵層の表面と比較した追加の深さP2を有する)、これは、圧力が大気圧(すなわち、ゼロ毛細管圧力)に等しい圧力が、地下水面のない排水層の場合のようにP1ではなく、P1+P2であることを意味する。
明らかに、これは全てを変え、所与の空気濃度に対してより薄い基材及びより低い基材厚さの両方を提供する。
更に、空気濃度は一年中高くある必要はなく、熱波及び冬季の一部の時間帯の間だけであることを考慮することが重要である。
したがって、その時点で基材内の非常に低い空気濃度を有する、時間の一部でゼロの追加の深さP2を有することが可能である。これにより、基材の基部の高い位置と、適応された戦略での期間に応じて決定される低い位置との間の貯蔵層の完全な潜在的な干満差を利用することが可能になる。
この要素は、貯蔵容積全体を、上部に配置された基材の厚さを減少させることによって使用することができるため、経済的な観点から不可欠であり、したがって、貯蔵された同じ体積の水のために貯蔵層のサイズを増加させる必要はない。
したがって、地下水面が、必要なときに構造の下部に配置されることを可能にする戦略を有することで十分であり、この場合、本発明の文脈で式を尊重するために考慮されなければならないのは、基材の厚さP1ではなく、貯蔵層の上部の下の水面のP1及び深さP2の合計である。
熱波期間とは別に、病気から草を保護するためにより柔軟性の低いスポーツ表面を有することが可能であり得る場合、目的は、フィールドの最適な柔軟性を有することであり、これは、貯蔵層の上部の上方に4cmの飽和を維持するために、地下水面を過度に下げるべきではないことを意味し、したがって、地下水面は、表面の少なくとも4cm上に位置する地下水面によって提供される柔軟性を失うことなく、毛細管マージンマイナス4cmの厚さに等しい深さまで下げることを可能にする。
本発明の枠組み内で使用可能なスポーツフィールドで使用される基材のタイプを表す基材のための曲線を提供する図5に示される曲線の例では、厳密には水平なプラトーがなく、続いて地下水面の上の高さの増加に伴う減少する水濃度の曲線があるため、毛細管マージンの決定には主観性の小さいマージンがあるが、グラフの助けを借りて毛細管マージンを決定することが可能である。厳密には水平なプラトーがなく、続いて地下水面の上の高さが増加するにつれて水濃度が低下する曲線があるが、地下水面の上13cmまで2%空気しかないと考えられ、次いで、地下水面の上の高さの追加センチメートルごとに1%空気を得、空気供給点は地下水面上13cm及び2%空気にあると考えられる。毛細管マージンの厚さは、13cmで推定することができ、これは、レベルが9cm、すなわち、P2=13cm-4cm=9、減少された場合、貯蔵層の上部の上4cmが依然として、ほぼ飽和していることを意味する。
地下水面が貯蔵層の上部から9cm未満減少すると、グラウンドは柔らかさを維持する。レベルが更に低下すると、基材の空気濃度が増加し、土壌が大幅に硬化する。
この柔軟性基準は、最適な戦略の探索において考慮されなければならず、基材曲線の関数としての座位地下水面の柔軟性を制御するために、地下水面レベルの自由度を提供するが、根成長基準又は夏季通気基準とは異なり、柔軟性基準は、基材層の厚さとは無関係である。
G 固定貯蔵容積で貯蔵層上に配置された基材層のシステムの最適化
概して、以下に提示される本発明によるフィールドは、5cm~200cmの厚さを有する毛細管貯蔵層上に配置された10~40cmの厚さを有する基材層から構成されるものとして記載することができ、かつ当該毛細管貯蔵層が、その屋根の深さPROOFとその基部のPBASEとの間に位置し、
-PROOF≧PMin及びPBASE=PMax
-毛細管貯蔵層が、天然の毛細管特性を有するか、又は、PROOFとPBASEとの間の地下水面の圧力計レベルにかかわらず、水が、その上に配置された基材の層に上昇することを可能にする好適な手段を人工的に追加することであって、同じ深さにおける地下水面を有する中砂(250μm~500μm)に配置された同じ基材の上部での同じ蒸発需要に起因する流れと少なくとも同等である毛細管流を有する、追加すること、を特徴とすることができる、構造を有する。
概して、以下に提示される本発明によるフィールドは、5cm~200cmの厚さを有する毛細管貯蔵層上に配置された10~40cmの厚さを有する基材層から構成されるものとして記載することができ、かつ当該毛細管貯蔵層が、その屋根の深さPROOFとその基部のPBASEとの間に位置し、
-PROOF≧PMin及びPBASE=PMax
-毛細管貯蔵層が、天然の毛細管特性を有するか、又は、PROOFとPBASEとの間の地下水面の圧力計レベルにかかわらず、水が、その上に配置された基材の層に上昇することを可能にする好適な手段を人工的に追加することであって、同じ深さにおける地下水面を有する中砂(250μm~500μm)に配置された同じ基材の上部での同じ蒸発需要に起因する流れと少なくとも同等である毛細管流を有する、追加すること、を特徴とすることができる、構造を有する。
地下水面レベルを貯蔵層よりも高く設定することができることは重要ではない。
基材と貯蔵層との間に構成の連続性があることは重要ではなく、いくつかの層は、両方の機能を有することが可能であるが、以下で研究される他の毛細管貯蔵層は、必要な毛細管機能を追加するための追加の手段を追加する必要があることを意味していても、貯水容量を最適化するように特別に設計されている。
草の延期された灌漑のための貯水の観点から、多孔質層の効率は、その貯蔵係数、すなわち、貯蔵層の総容積に対する可動水を貯蔵するために利用可能な容積の比によって決定される。この比率は、多孔質貯蔵媒体の有効な多孔性に対応する。
地下水面が貯蔵される貯蔵層が凝集体の配置で構成される従来の粒状媒体では、この貯蔵係数は、構成粒子の粒度測定で増加する有効多孔性に対応し、毛細管性は、同じ粒度測定で減少する。有効多孔性が高いほど、多孔質媒体の毛細管が少なくなり、このため、砂利などの比較的高い有効多孔性を有する媒体は、毛細管上昇を遮断するために毛細管バリア上にも使用される。しかしながら、本発明による特定の貯蔵層は、当該地下水面が当該貯蔵層内の任意の場所に位置するその圧力計レベルを有する限り、地下水面からの自発的な毛細管流によって夏季にフィールドが満足に灌漑されることを可能にするために、非常に高い有効透過性及び十分な毛細管容量の両方を有しなければならない。最後に、毛細管流によって動かされる貯水容積は、粘土の場合は1%から、中砂の場合は容積の最大15~20%まで変化し、中砂は、非常に浅い地下水面のために、貯蔵された水の上向きの毛細管流を介した可動化を可能にするのに十分な毛細管容量を有しながら、最も高い有効多孔性を有する天然の粒状媒体であり、蒸発要求の影響下での芝の水分補給必要性、この貯水容積は、砂利の場合は見かけ容積の25%までであるが、砂利が上部に飽和されていない場合、そこに貯蔵された水が、上記の基材に毛細管作用によって上昇することを可能にする毛細管性を有していない。
25%の容積の可動水容量は確かにわずかであるが、すでに大幅な節水及び豪雨の減少への大きな貢献を可能にしている。
この解決策は、貯蔵の面では最も効率的ではないが、それにもかかわらず、特に砂利の排水層で以前に建設されたスタジアムの修復のために、経済的な観点から検討する価値があり、修復のための特に興味深い解決策は、砂利を防水エンクロージャに設置し、親水性かつ透過性地下水面を砂利の上部に追加し、砂利層に垂直毛細管カラムの束を設置することによって、古い排水層からの砂利を再利用することである。
天然粒状媒体のこのかなりわずかな貯蔵性能は、セメント及び粗い凝集体を含む混合物から特に構成され、かつCapillary Concreeteの商標名で知られる人工粒状媒体を使用することによって非常に有意に増加することができる。実際、この人工粒状媒体は、40%~50%の貯蔵容量の大幅な増加を可能にする。Capillary Concreeteの層は、マクロ孔を有し、したがって、非常に効果的な多孔性を有する、機械的に安定した高多孔性コンクリート層であり、その寸法は、建築現場への設置中に、混合された製品の現場成形によって決定され、したがって、例えば、粒子又はゴルフティー上に見出されることができるような複雑な3D形状を使用して、状況に適応することを可能にする。しかしながら、その約40~50%の貯蔵容量は、依然として、以下に示す人工貯蔵リザーバの容量よりもはるかに低い。
地下水面の貯蔵に特化したフィールド構造の層の貯蔵容量を最適化するために、理想的なのは、明らかに、可能な限り100%に近い比率(貯蔵容積/貯蔵層容積)を有することであり、このために、可能な限り最良の貯蔵比率は、実質的に空きスペースで構成された容積に対して得られる。このタイプの貯蔵層は、実際には、完全に人工的に、自立した「容器」の並置で構成されている。それが凝集体の積層ではなく、毛細管機能のために追加の人工手段を追加した人工貯蔵リザーバであっても、そのような層は、本発明によるスポーツフィールドの構造を構成する多孔質媒体の層とみなすことができる。
スポーツフィールドの基材の下の排水層として使用される並置された容器は、すでに「Permavoid」容器の名称で知られており、特定の追加手段を追加して毛細管を介して垂直に動かすために使用することもでき、このシステムは、「Blue2Green System」の名称で商業的に知られている。実際には、Permavoid容器の層は、形状が平行六面体かつ所定の寸法のプラスチック容器の並置からなる安定した機械的構造であり、容積の95%を超える空の容積を有し、その垂直壁に載置されており、親水性かつ透過性地下水面が設置されている支持グリッドの形で上部水平面を有し、栽培基材の層はそれ自体、当該親水性かつ透過性地下水面上に載置されており、これらの容器は、2つの水平軸に沿って水平に分散され、互いに適切な距離で配置された毛細管カラムの束によって垂直に交差され、水が、毛細管性によって当該地下水面から基材に上昇し、地下水面を基材の底部から分離する空気の厚さの存在にもかかわらず、容器内の任意のレベルの地下水面の存在下で、毛細管流の均一な水平分布を伴って、水平に分散され、次いで基材内で上昇することを可能にする。これは珍しい人工媒体であり、スポーツフィールドで伝統的に使用される粒状多孔質媒体とは非常に異なるが、このような並置されたPermavoid容器の層は、本発明によるフィールドの構造を構成する多孔質媒体の層のうちの1つとみなすことができ、この人工層は、機械的に安定しており、耐荷重性があり、水文学的に毛細管であり、過剰排水であり、95%を超える貯蔵係数(又は転じて「有効多孔性」)を有する。この解決策の2つの主な利点は、一方ではその最適な貯蔵係数であり、もう一方では、設置することが簡単であるプレハブモジュールの問題であるため、建設中の実装の容易さ及び迅速さである。
したがって、毛細管作用による芝の灌漑のために後で使用されることが意図される貯水層の範囲では、当該貯蔵層内のあるレベルの地下水面の存在下で、水が、毛細管作用によって基材に上昇することが可能になることからなる、本発明による貯蔵層の毛細管機能は、常に保証されなければならない。
選択される解決策に応じて、本発明による貯蔵層のこの毛細管機能は、当該貯蔵層の多孔質媒体の多孔性特性によって、又は追加の人工手段の追加によって自然に保証され得る。
構造内に水を貯蔵する目的に付された重要性に応じて、本発明による地下水面貯蔵層は、以下の3つのカテゴリの多孔質媒体のうちの1つに属し得る:
-当該貯蔵層の毛細管機能を確保するのに十分な有効な多孔性、透過性、及び毛細管性によって、多孔性が地下水面貯蔵容積を決定する粒状多孔質媒体、
-当該貯蔵層の毛細管機能を確保するのに十分ではない有効な多孔性、透過性、及び毛細管性によって、多孔性が地下水面貯蔵容積を決定するが、毛細管機能が、適切な人工手段の追加によって確保される粒状多孔質媒体、
-貯蔵層の毛細管機能を確保するための追加の毛細管手段を備えた、粒状多孔質媒体ではない人工貯蔵リザーバ。
-当該貯蔵層の毛細管機能を確保するのに十分な有効な多孔性、透過性、及び毛細管性によって、多孔性が地下水面貯蔵容積を決定する粒状多孔質媒体、
-当該貯蔵層の毛細管機能を確保するのに十分ではない有効な多孔性、透過性、及び毛細管性によって、多孔性が地下水面貯蔵容積を決定するが、毛細管機能が、適切な人工手段の追加によって確保される粒状多孔質媒体、
-貯蔵層の毛細管機能を確保するための追加の毛細管手段を備えた、粒状多孔質媒体ではない人工貯蔵リザーバ。
毛細管容量を提供するための追加の手段を備えるための砂利層の使用は、貯水の観点から特に目的を持たずに砂利排水層に以前に設置されたフィールドの経済的修復に特に関連しているように思われる。
一方、毛細管容量を提供するための追加の手段を備えた剛性容器の設置は、既知のPermavoid容器などの固定基部容器であるか、又は本発明による可動基部容器であるかにかかわらず、延期された地下灌漑のための貯水容量が、問題のフィールドの主な目的になると、粒状多孔質層の優れた代替物である。
フィールドの下での降雨水の貯蔵の効率を高めるために、スポーツフィールドの栽培基材の下に位置する特定の貯水層に、スタンドの屋根、トラック、駐車場、又はフィールドの周りの任意の他の好適な表面など、フィールド自体よりも大きい集水域に落ちる雨水を、収集し、運ぶための追加の手段をフィールドに備えることも可能である。集水域の大きさにほぼ比例するこの水量は、水自給の程度と下流の洪水制御機能の両方にとって、当該特定の貯蔵層の有効性のもう一つの重要な要因である。
しかし、この追加の手段は、リサーバがそれを貯蔵する余地を有する場合に、暴風雨からの水を最大限に使用することを可能にするが、貯蔵することができる水は、降雨事象の時点での所定の場所の貯水を差し引いたリザーバのサイズにまだ制限される。
当技術分野の貯蔵層、すなわち一定の貯蔵容積の問題は、次の3つである:
-容器の容積制限:
150mm貯蔵層は、容器が小さすぎるため、したがって、どんな場合でも夏季灌漑には水備蓄が少なすぎるため、夏季の長期干ばつ及び気候需要が高い、例えば、地中海の厳しい気候では、水自律性の目的を満たすことはできない。
150mm貯蔵層は、容器が小さすぎるため、したがって、どんな場合でも夏季灌漑には水備蓄が少なすぎるため、夏季の長期干ばつ及び気候需要が高い、例えば、地中海の厳しい気候では、水自律性の目的を満たすことはできない。
確かに、典型的な豪雨が30mm、激しい豪雨が60mm(又は更にセヴェンヌの雨の場合は100mm以上)の地中海型の気候では、150mmの適切に管理された容器は、フィールドに落ちるいくつかの嵐からの雨水を貯蔵し、この水が、嵐事象の間に植物によって消費されることを可能にし、秋及び春の嵐の間、特に集水域がフィールド自体よりも大きい場合、下流の洪水制御に効果的に関与しながら、原則として夏季以外、すなわち秋、冬、及び春に、芝に水自給を提供することができる。しかしながら、夏季に関する限り、嵐の場合の貯蔵予備を維持する必要な制約を考慮さえせずに、並びに冬季及び熱波の間の地下水面の最小深さの本発明による必要な制約のいずれかを考慮せずに、最大貯水容積は、いずれにせよ、Permavoid容器の重いバージョンについては150mmに制限されるが、本発明による所望される実際の蒸発散量のための地中海気候での夏季の水需要は、REEのレベルで、1日当たり5mm(又は更に、極端な気候では1日当たり10mm)、すなわち4ヶ月(又は更に、6ヶ月)続く可能性がある干ばつの期間で、1ヶ月当たり150mm(又は更に、1ヶ月当たり300mm)、すなわち、本発明による、実際の夏季蒸発散量を伴う水自律性が望まれる場合、可能性のある蒸発散量に等しい、少なくとも600mmの貯蔵される水需要の層体積で評価することができる。したがって、夏季に使用するために冬季に水を貯蔵するためには、60cmの大きさの少なくとも4倍の貯蔵容積を有することが必要であり、これは、地中海型気候における冬季の降雨資源と夏季の需要の両方に対応する。
-芝の制約に対処するために容器の容積を増加させる能力への制限。
しかしながら、必要な貯蔵容積を提供するためにPermavoid容器の厚さを4倍にするという単純な解決策は、経済的な影響のためだけでなく、芝制約に対応するには地下水面レベルが冬季に高すぎるため、実行可能ではない。
しかしながら、必要な貯蔵容積を提供するためにPermavoid容器の厚さを4倍にするという単純な解決策は、経済的な影響のためだけでなく、芝制約に対応するには地下水面レベルが冬季に高すぎるため、実行可能ではない。
固定された基部では、地下水面は、基部レベルに貯水の高さを加えたものに等しくなる。60cmの夏季消費量を仮定すると、これは、低い状況では、地下水面が、基材の厚さに、夏季の初めの高レベルの上の空隙を加え、夏季のための貯水の60cmを加えたものと等しいことを意味する。
これは、20cm厚基材の場合、80cmに、夏季の初めの高レベルの上の空隙を加えたものである。したがって、ゼロ隙間であっても、十分な流量の条件は満たされない。しかし、ゼロ隙間の場合、冬季の終わりからの根の酸素化及び夏季の初めの熱波の間の通気の条件も満たされない。
基部があまり低下しない場合、基材の酸素化及び通気の条件は更に悪化する。
-芝の制約を満たすために容器を充填することができる回数の制限
地下水面深さ変動の管理を最適化することができ、また最適化すべきであり、以下に、芝制約と、容積制限にもかかわらず貯蔵容器の使用を最適化するための戦略の両方を思い出させる例を提供する。
地下水面深さ変動の管理を最適化することができ、また最適化すべきであり、以下に、芝制約と、容積制限にもかかわらず貯蔵容器の使用を最適化するための戦略の両方を思い出させる例を提供する。
このタイプの戦略では、1日当たり3~4mmの平均夏季潜在的蒸発散量を有し、夏季を含む年間を通して比較的良好に分布する降雨量を有する、夏季水需要が比較的適度である海洋性気候では、Permavoid容器解決策は、状況に応じて、このタイプの気候における年間水需要の75%~100%を満たすことができる解決策である。芝の制約に加えて、潜在的な貯蔵容積が降雨事象の時点で水で満たされていない場合、特定の貯蔵層は、将来の灌漑又は洪水制御のために、降雨事象からの水だけを貯蔵することができると常に考慮する必要がある。これは、洪水制御専用の容積を有するための予防措置として、予測の強力な追加の制約、場合によっては部分的に排出さえも意味し、時には発生しないこともある降水事象の単純な可能性を予測し、特定の場合及び状況では延期される灌漑のための貯蔵容量を減少させることがある。
したがって、要約すると、本発明による毛細管貯蔵層の好ましい例を、以下を含む1~7つの層の組み合わせとして説明することが便利である:
-4~20cmの厚さを有するRadicaleという名称で販売されている基材の層:
-存在する場合、5cm~200cmの厚さを有する、200~800μmのD10を有する砂の層、
-存在する場合、7cm~15cmの厚さを有する商標名Permavoidで知られ、かつ販売されているタイプの容器の並置からなる層であって、当該容器は、垂直毛細管カラムの束を備え、空気充填された隙間を通って地下水面レベルを上回る毛細管上昇を可能にする、層;
-存在する場合、7cm~150cmの砂利の層であって、当該砂利の層は、垂直毛細管カラム又は毛細管ウィックの束を備え、地下水面レベルの上方の砂利の本質的に空気充填された多孔性によって構成される毛細管バリアを通る毛細管上昇を可能にする、砂利の層;
-存在する場合、5~15cmの厚さを有する、Capillary Concreete社からCapillary Concreeteというブランド名で販売されている製品の層;
-存在する場合、10~250cmの厚さを有する、Capillary Concreeteというブランド名で販売されている製品の層の下に位置する200~800μmのD10を備える砂の層;
-サンゴ、チョーク、砕かれた木材、又は繊維ペレット、Posidoniaの天然ペレット、カーペットの断片などの、硬質又は軟質繊維材料、天然又は人工の、砕かれた繊維材料又は断片で構成された層であって、全てが、凝集された構成要素と、凝集された構成要素内の毛細管網との間の高い大孔性を有する多孔質媒体を構成する、層。
-4~20cmの厚さを有するRadicaleという名称で販売されている基材の層:
-存在する場合、5cm~200cmの厚さを有する、200~800μmのD10を有する砂の層、
-存在する場合、7cm~15cmの厚さを有する商標名Permavoidで知られ、かつ販売されているタイプの容器の並置からなる層であって、当該容器は、垂直毛細管カラムの束を備え、空気充填された隙間を通って地下水面レベルを上回る毛細管上昇を可能にする、層;
-存在する場合、7cm~150cmの砂利の層であって、当該砂利の層は、垂直毛細管カラム又は毛細管ウィックの束を備え、地下水面レベルの上方の砂利の本質的に空気充填された多孔性によって構成される毛細管バリアを通る毛細管上昇を可能にする、砂利の層;
-存在する場合、5~15cmの厚さを有する、Capillary Concreete社からCapillary Concreeteというブランド名で販売されている製品の層;
-存在する場合、10~250cmの厚さを有する、Capillary Concreeteというブランド名で販売されている製品の層の下に位置する200~800μmのD10を備える砂の層;
-サンゴ、チョーク、砕かれた木材、又は繊維ペレット、Posidoniaの天然ペレット、カーペットの断片などの、硬質又は軟質繊維材料、天然又は人工の、砕かれた繊維材料又は断片で構成された層であって、全てが、凝集された構成要素と、凝集された構成要素内の毛細管網との間の高い大孔性を有する多孔質媒体を構成する、層。
毛細管が、二重の多孔性による多孔質媒体の特徴付けに従う毛細管流の緩和に関して見られたように、高くかつ粗い孔が、各高さで細孔を充填することによって急速に上昇することを可能にする細孔を有する二重の多孔性を提示するという意味において、特に農業廃棄物又は産業廃棄物であり得る繊維材料の凝集は、毛細管による上向きの流れを伴うこの貯蔵の適用に非常に有用である。
追加の安定性特徴を備えたこの目的のために特別に開発されたCapillary Concreeteは、この原理に基づいて動作し、Radicale基材もまたこの能力を有する。
以下で説明する特定のケースは、可能な限り最良のフィールド作成製品を探索するために市場が最初に尋ねる実用的な質問のうちの1つに実際によく対応している。
本発明は、様々な材料、気候、予算、及び性能要件に適用することができる一般的なアプローチを提供する。
しかしながら、本発明による排水層のうち、いくつかは、それらの目的のために人工的に設計されている。これらは、この目的のために特別に設計された人工毛細管貯蔵層であり、以下のいずれかを含む:
8cm~15cmの厚さを有する、Permavoidという商標名で知られているタイプの容器の並置からなる層であって、容器が、垂直毛細管カラムの束を備える層の上部から底部まで提供され、空気充填された隙間を通って地下水面のレベルを上回る毛細管上昇を可能にする、層。
-5~15cmの厚さを有する、Capillary Concreete社によってCapillary Concreeteというブランド名で販売されている製品の層。
8cm~15cmの厚さを有する、Permavoidという商標名で知られているタイプの容器の並置からなる層であって、容器が、垂直毛細管カラムの束を備える層の上部から底部まで提供され、空気充填された隙間を通って地下水面のレベルを上回る毛細管上昇を可能にする、層。
-5~15cmの厚さを有する、Capillary Concreete社によってCapillary Concreeteというブランド名で販売されている製品の層。
ここでの問題は、芝の品質を最適化し、水路網からの水の必要性を最小限に抑えるために、高価かつ高性能な材料を使用する分野に関する。
もちろん、所与の基材及び所与のタイプの貯蔵を選択し、かつ貯蔵層上に敷設された基材のモデルを選択することによって、基材の厚さ及び貯蔵層の厚さを決定する問題が直ちに生じ、ここでの目的は、本発明の基準を使用して、どのように、いくつかの選択に応じて、基材の厚さを低減すると同時に、「無駄な」水の量を低減することが可能であるかを示すことである。
本発明によるこの図で提案されているこの特定の解決策の原理は、地下水面が経時的に可変的な深さを有するため、全ての問題を同時にではなく、発生する時点で各々解決するという概念を使用することであり、これは、貯蔵容積を最大限に利用するために干満差を可能にするだけでなく、根の酸素化及び熱波の間の通気に影響を与えることを可能にし、これは、関連する時点での地下水面の変動に依存する。
目的は、地下水面深さ戦略を通じて基材厚さを最小化することであるため、酸素化制約の選択が行われる。
PTOR=5cm、θAIR MIN TOR=5%、θAIR MIN SUMMER=5%、PMIN=40cmの場合
PTOR=5cm、θAIR MIN TOR=5%、θAIR MIN SUMMER=5%、PMIN=40cmの場合
これらの異なる解決策では、柔軟性制約が、いくつかの提案で考慮される。
同様に、PMIN=45cmの解が提案される。
高性能かつ高価な貯蔵層上に配置された高性能かつ高価な基材を用いた地下水面管理の探索の原則は、基材の厚さを最小限に抑えると同時に、水路網の水要件を最小限に抑えるために貯蔵の使用を最適化することであり、これは、できるだけ少ない水を排出することを意味する。
低い基材厚さ及び地下水面変動のこの戦略では、基材厚さの選択の二重の目的は、季節に従って地下水面レベルを変えるための最も適切な戦略を選ぶことによって酸素化、通気、柔軟性、及び灌漑の制約を尊重する技術的な制約の下で、可能な限り低い厚さを有すること、及びできるだけ多くの灌漑水を節約することである。
ここで提案されるシナリオは、冬季に非常に高い地下水面レベル(及び更には貯蔵屋根よりも高い)を有することであり、この地下水面レベルは、本発明の基準の外では、古典的に、芝を溺死させる性質のものとみなされるが、本発明によれば、地下水面の適度な排水を時折行うことを可能にする。
この排水は、連続した排水の間に合計であまりにも多くの水を排出しないように十分に低くなければならないが、根の深さ(この場合は5cm)の各排水で十分な空気取り入れ(この場合は5%)を確実にして、当該根を当該深さにおいて完全に酸素化するために排水曲線に基づいて十分に適切に計算されなければならない。
地下水面シナリオを確立する際に考慮すべき重要な点は、自発的な給水若しくは降水によって受け取られる水の高さに応じて地下水面が上昇するか、又は排水によって排除されるか若しくは蒸発によって消費される水の高さに応じて減少することであり、地下水面レベルの各変動は、貯蔵中の水の高さの等価供給又は減少によって行われる。排水による地下水面の各下降は、後で利用可能ではない貯蔵された水を犠牲にして行われる。
したがって、本発明による可動基部を有する容器の層の場合は、この制約を課さないため、ここでは考慮されない(及びこれが、本発明に従ってこの解決策も提案される理由である)。
単純に、構造は、貯蔵層上に配置された基材で構成されていると考えることができる。
ここで求められる構造は、貯蔵層上に配置された薄いハイブリッド基材であり、特に、貯蔵層上の単層ハイブリッド基材又は砂層上のハイブリッド基材を有する2層基材であり得(ただし、少なくとも最大5cmの深さのハイブリッド基材を考慮すると)、当該基材は、毛細管ウィックの束を有する砂利の層であり得るが、好ましくは、Capillary Concreeteの層、又は好ましくは、例えば、Permavoidタイプ容器などの毛細管カラムの水路網を有する容器の層であり得る貯蔵層上に配置される。
この図の最初から生じる問題は、追加の投資コストの効果を最適化するために、基材厚さ及び貯蔵厚さの最良の可能な組み合わせを決定することである。
作業のコスト並びに経済的及び生態学的影響を最小限に抑えるために、最善の解決策は、2つの構造に必要な最小厚さを求め、基材に関しては、所与の貯蔵層厚さのために可能な限り薄い基材厚さ、すなわち、本発明に従って決定された必須の最小厚さのうちの最大の厚さを選択することであることは明らかであり、これは、満たされるべき様々な基準に対処し、現実的かつ実行可能な地下水面変動のシナリオでそれらに対処することを可能にする厚さを超えないようにする。
貯蔵構造は、貯蔵層1cm当たり可能な限り多くの水を貯蔵する理論的容量のために選択される(これは容器の場合である)。
しかしながら、貯蔵の1cm当たりの追加投資コストは、全体容積が実際に水を貯蔵するために最大限に使用され、最小限だけが排出され、水が、灌漑のために消費されるときに最もよく使用され、地下水面を下げるために排出されるときに最も使用されない場合、より正当化されることが考慮されなければならない。
更に、これらの高性能貯蔵構造は、基材界面に剛性の上面を有し、これは、そうでなければ生じる柔軟性の欠如を低減するための、座位地下水面の追加条件を意味する。
したがって、正しい基材厚さを決定するには、基材厚さに関する全ての制約を次々に考慮し、明示的な地下水面深さシナリオに基づいて、これら全ての制約に対処する(暗黙の気候シナリオを伴う)各時点での最小基材厚さを探索する必要がある。
以下の制約はここで思い起こされるべきである:
・異なる基材を用いた試験では、概して、硬質な表面に敷設された基材からなるスポーツ土壌の良好な柔軟性のために、柔軟性はせいぜい基材の12cmまで増加し、柔軟性はそれを超えて増加しないことが示されている。
・スポーツフィールドの根は、少なくとも5cmまで発達する必要があり、7cm又は8cmまで密に発達する場合は非常に満足のいくものであるが、12cm又は更に15cmまで発達する可能性がある。
・異なる基材を用いて実施された他の試験では、硬質な表面の上部の上少なくとも4cmに地下水面がある場合、柔軟性が最大40%又は50%まで非常に有意に増加するが、この厚さが増加した場合は有意に増加しないことが示されている。
・節水の観点から貯蔵層の生態学的及び経済的効率を最適化するための戦略は、雨水-蒸発バランスが正である冬季に容器を「縁まで」満たし、次いで、雨水-蒸発バランスがわずかに負である芝を灌漑することによって、春季の間に地下水面が貯蔵層の底部まで下がることを可能にし、正のバランスによって地下水面が再び上昇するまで、夏季及び秋季の間に貯蔵層の底部に地下水面を維持するために必要なだけの多くの水を追加することである。
・異なる基材を用いた試験では、概して、硬質な表面に敷設された基材からなるスポーツ土壌の良好な柔軟性のために、柔軟性はせいぜい基材の12cmまで増加し、柔軟性はそれを超えて増加しないことが示されている。
・スポーツフィールドの根は、少なくとも5cmまで発達する必要があり、7cm又は8cmまで密に発達する場合は非常に満足のいくものであるが、12cm又は更に15cmまで発達する可能性がある。
・異なる基材を用いて実施された他の試験では、硬質な表面の上部の上少なくとも4cmに地下水面がある場合、柔軟性が最大40%又は50%まで非常に有意に増加するが、この厚さが増加した場合は有意に増加しないことが示されている。
・節水の観点から貯蔵層の生態学的及び経済的効率を最適化するための戦略は、雨水-蒸発バランスが正である冬季に容器を「縁まで」満たし、次いで、雨水-蒸発バランスがわずかに負である芝を灌漑することによって、春季の間に地下水面が貯蔵層の底部まで下がることを可能にし、正のバランスによって地下水面が再び上昇するまで、夏季及び秋季の間に貯蔵層の底部に地下水面を維持するために必要なだけの多くの水を追加することである。
具体的には、貯蔵レベルは、最低の地下水面レベルを表すと考えられるが、冬季には、地下水面は、貯蔵層の上部よりも基材内で高く上昇し得る。
より正確には、戦略は、貯蔵層又は上記の基材に追加の水の余地がなく、これらの排出が、翌月に正の予測バランス(降雨量マイナス降水量)がある限り、行われることを知り、秋季及び冬季に地下水面が上昇して、表面から最大5cmの毛細管マージンを通って基材をほぼ飽和させること、及び必要に応じて何度でも地下水面を貯蔵の上部まで下げる(したがって、対応する量の水を排出し、失う)ことである。
したがって、節水に関しては、冬季には、地下水面が、貯蔵層の上部を下回るか、又は2若しくは3cm以下になることはなく、したがって、この期間中、基材はオーバーフロー貯蔵として機能する。逆説的な肯定的側面は、基材中の水のこの過剰貯蔵は、次いで、この過剰貯蔵された水を排出し、したがって、過剰貯蔵された水が基材から排出されるたびに根に酸素をもたらす機会を提供するため、根の酸素化の必要性に対処するために基材厚さの必要性を低減することを可能にするのは、まさにこの過剰貯蔵であるということである。
しかし、これは、冬季の根の酸素化及び夏季の温水濃度の制約は、本発明に従って尊重されなければならないことを意味するが、地下水面は冬季に最も高く、夏季に最も低く、変調はより正確に定義されるべきであるという原則を伴う。
根の酸素化制約
地下水面が貯蔵層の上部に下がるとき、表面から5cmの空気濃度は5%以上でなければならない:
すなわち、PTOR=5cm、及びθAIR MIN TOR=5%。
すなわち、PTOR=5cm、θAIR MIN TOR=5%、θAIR MIN SUMMER 5cm=5%、PMIN=40cm
Ppiezo-Ppiezo MIN SUMMER AIR 5cm=5+hcj(5)drainage(εj(5)-θMIN SUMMER AIR 5cm)
地下水面が貯蔵層の上部に下がるとき、表面から5cmの空気濃度は5%以上でなければならない:
すなわち、PTOR=5cm、及びθAIR MIN TOR=5%。
すなわち、PTOR=5cm、θAIR MIN TOR=5%、θAIR MIN SUMMER 5cm=5%、PMIN=40cm
Ppiezo-Ppiezo MIN SUMMER AIR 5cm=5+hcj(5)drainage(εj(5)-θMIN SUMMER AIR 5cm)
基準砂のような砂の場合、これは少なくとも5cm+15cm=20cmの基材厚さを意味する。
11月、12月、1月の間に貯蔵層の上部から3cm以内に地下水面を下げ、2月には貯蔵層の上部にのみ下げることで、更に3cmΔ=3cmを得ることができる。
更に、いくつかの試験では、表面から5cmで3%の空気濃度でも実際には十分である可能性があることが示されているが、地下水面の深さを管理する際の安全マージンははるかに薄く、次いで、毛細管排水曲線の正確な形状、特に空気入口の高さに従って正確に管理する必要がある。
Radicale基材の場合、わずか15cmの基材総厚さについて、5cmにおいてすでに10%の空気があるため、管理することがはるかに簡単である。
全ての基材に働く平均範囲を有するために、この戦略は、基材が、根の冬季酸素化のために、15~20cmの最小厚さを有することを必要とする。
微調整された管理を可能にするために、従うべき規則は次の式である:
基材厚さ≧5cm+hcdrainage(ε-5%)-Δ=5cm+hC AIR(5%)-Δ
式中、Δは、排出された最上層の小部分(上記に提供された例では3cm)を表す。
基材厚さ≧5cm+hcdrainage(ε-5%)-Δ=5cm+hC AIR(5%)-Δ
式中、Δは、排出された最上層の小部分(上記に提供された例では3cm)を表す。
十分な降雨量を有する気候では、バランス(雨マイナス蒸発)が負になる季節の前の雨季の終わりに過剰貯蔵の最後の排水後に、貯蔵又は更に基材内の過剰貯蔵を補充するために、Δ=3cmが許容可能であるようである。
・夏季制約
夏が到来すると、特に熱波の間、本発明によれば、最小の貯蔵厚さについては少なくとも10%、それ以外の場合、従来のハイブリッド砂基材については少なくとも15%の「理論的」空気濃度を基準として有することが決定される。
夏が到来すると、特に熱波の間、本発明によれば、最小の貯蔵厚さについては少なくとも10%、それ以外の場合、従来のハイブリッド砂基材については少なくとも15%の「理論的」空気濃度を基準として有することが決定される。
Radicale基材の場合、地下水面から10cmにおいて10%の空気があり、夏季実験では、夏季挙動は地下水面から20cm以上の表面の最小高さに最適であることが示されている(実際には15cmからすでに満足のいくものであり、これは表面から5cmにおける10%の空気に相当する)。
Radicale基材のための夏季制約:地下水面≧20cm
Radicale基材のための夏季制約:地下水面≧20cm
したがって、「安全マージン」Δ’=1cmを選択することにより、Radicale基材の最小厚さは、Radicale基材のカニキュラ周期制約を尊重することができるようになる:
5cmの貯蔵層の場合は16cm、
8cm貯蔵層の場合は13cm
15cmの貯蔵層の場合は6cm
5cmの貯蔵層の場合は16cm、
8cm貯蔵層の場合は13cm
15cmの貯蔵層の場合は6cm
夏季通気条件は一般的な用語で書かれている:
基材厚さ≧5cm+hcdrainage(ε-θAIR MIN SUMMER 5cm)-貯蔵厚さ+Δ’
Δ‘≧0Δ’では、厚さマージンは条件が検証される基部の上にある。
基材厚さ≧5cm+hcdrainage(ε-θAIR MIN SUMMER 5cm)-貯蔵厚さ+Δ’
Δ‘≧0Δ’では、厚さマージンは条件が検証される基部の上にある。
基準砂の場合、したがって、ほとんどの砂基材の場合、最小厚さは、貯蔵厚さ及び最小空気濃度要件並びに以下のように選択された安全マージンに基づいて得られる:
・θMINSUMMER 5cm=10%、
Δ’=1cm
hcdrainage(ε-10%)=19cmがある
・θMINSUMMER 5cm=10%、
Δ’=1cm
hcdrainage(ε-10%)=19cmがある
したがって、Radicale基材の熱波期間の応力を満たすための基準砂の最小厚さは次の通りである:
5cm貯蔵層の場合は20cm、
8cm貯蔵層の場合は17cm
15cm貯蔵層の場合は10cm
・θAIR MIN SUMMER 5cm=15%、
Δ’=1cm
hcdrainage(ε-10%)=24cmがある
5cm貯蔵層の場合は20cm、
8cm貯蔵層の場合は17cm
15cm貯蔵層の場合は10cm
・θAIR MIN SUMMER 5cm=15%、
Δ’=1cm
hcdrainage(ε-10%)=24cmがある
したがって、Radicale基材の熱波期間の制約を尊重するために、基準砂の最小厚さは以下の通りである:
5cm貯蔵層の場合は25cm、
8cm貯蔵層の場合は22cm
15cm貯蔵層の場合は15cm
5cm貯蔵層の場合は25cm、
8cm貯蔵層の場合は22cm
15cm貯蔵層の場合は15cm
基材厚さに対する制約は、もちろん、小さい貯蔵厚さに対して最大である。
実際、これは、大きな貯蔵厚さでは、概して、地下水面が底部にある前でさえ夏季制約が満たされ、地下水面が底部にある前後の時間が長いほど、より多くのものが満たされることを意味する。
更に、水分補給が十分であることを確認する必要がある。
この条件は、基材が中砂の範囲にあり、地下水面の深さが40cm未満になるとすぐに検証されることが分かった。
これは単に、芝の水分補給及び貯蔵容積全体の合理的な使用という点で完全に満足のいく動作のために、地下水面は、それが貯蔵層の最下部にあるときにまだ芝に正しく供給することができることを意味する(そうでなければ、貯蔵層の底部のこの部分は役に立たない)。
したがって、(基材)の厚さ+(貯蔵)の厚さ≦40cmを有しなければならない
15cmの貯蔵厚さの場合、これは、十分な水分補給のために25cm未満の基材厚さを意味する。
もちろん、基材厚さが、例えば、35cmであれば、地下表面は、貯蔵層を最大限に活用するために表面から50cmまで下がらなければならず、表面から50cmでは芝はおそらく水飢餓の兆候を示さないだろうが、長期間にわたって、及び芝が最もそれを必要とするときには、灌漑は最適な成長のために必要ではない場合がある。
以前のものと併せて克服しなければならない柔軟性の制約はまだあるが、それは基材の厚さには関係しない。芝は夏季の間に使用されないことが多いため、一年中ゲームに柔らかい芝を使用する必要はない。
いずれにしても、フィールドの柔らかさは、貯蔵層の硬質な上部から少なくとも4cm上の地下水面を必要とする。
これは、貯蔵層の上部に対する地下水面の深さが、毛細管マージンの厚さ(すなわち、空気流入点の高さ)から4cmを引いたものを下回る場合にのみ、柔軟性条件が満たされることを意味する。
基準砂の場合、毛細管マージンは約13cmの厚さであり、これは、貯蔵層の上部の深さが9cmを超えてはならないことを意味する。
15cmの貯蔵層の場合、底部6cmは要件を満たしていない。
より細かい砂はより厚い毛細管マージンを有し、したがって条件はよりよく満たされるであろうが、Radicale基材はより薄い毛細管マージンを有する。夏季のフィールド使用の観点から、上部にRadicale基材、及びRadicale基材と貯蔵層の屋根との間に5cmの基準砂を含む二重層を有することが賢明であり得る。
この制約は、地下水面及び競技スケジュールの管理にとって重要であるが、基材層の厚さには影響しない。
酸素欠乏問題は、寒い季節よりも暖かい季節の根の方がはるかに深刻であり、根が、前の暖かい季節に予備を蓄えていれば、寒い季節に酸素の不足に耐えることができることを覚えておくことが重要である。提案された酸素戦略は、年間を通して芝の完璧な酸素化、及び冬季にのみ低いが適切な酸素化を有することによって芝の自然なサイクルを尊重する。
以下の発明で提案された夏季のより低い地下水面及び冬季の非常に高い地下水面のシナリオは複雑に見えるかもしれないが、それらは自然界の地下水面深さサイクルの原理を単純に再現している。
貯蔵層の上の基材の厚さに関する全ての制約を要約すると、基材の厚さは次のようでなければならないことが分かる:
-好ましくは、15cmの貯蔵厚さの場合は、25cm未満
-根の酸素化のために、少なくとも15cm~20cm
-暑い天候での空気濃度のために、少なくとも10cm~19cm。
-好ましくは、15cmの貯蔵厚さの場合は、25cm未満
-根の酸素化のために、少なくとも15cm~20cm
-暑い天候での空気濃度のために、少なくとも10cm~19cm。
Radicale基材の場合は、根の酸素化のためにはるかに扱いやすく、夏季空気濃度に関しては、5cmで10%の最小空気濃度、すなわち表面から15cmを超える地下水面深さが完璧な結果をもたらすことが多数の試験で示されている。この文脈では、Radicale基材に必要な最小厚さは、根の酸素化制約のための5cmの基準砂の厚さよりも低く、基準砂のための10%又は15%の5cmにおける通気制約を選択するかどうかに応じて4%~9%である。
基準砂については、5cmで10%の最小夏季空気濃度及び5cmで15%の空気濃度の保守的基準の2つの値を選択して、最小基材厚さを決定した。
基材の違い、安全マージン(Δ及びΔ’)を有する自由度を考えると、正確に「THE」正確な厚さを決定することは可能ではないが、夏季の良好な灌漑のための最大深さのみが最大限界であることを知り、最小基材厚さの範囲を提供することが好ましい。しかし、ここでも、40cmの地下水面を有する全ての状況での完璧な流れと、60cmでほぼ常に満足のいく灌漑流れとの間には、裁量の余地もあるため、いくらかの自由度があり、更に重要である。いずれの場合でも、以下のパラメータ選択肢の合計に対して保持される値の最大は、40cm未満である。
明らかに、夏季制約は、5cmの薄い貯蔵で最も重要であり、5cmの空気濃度の最小値、10%~15%の選択に応じて、20cm~25cmの最小基材厚さを意味する。
酸素化制約は、19cmの最小厚さを意味し、地下水面が、冬季排水中に基部から1cmの低い点まで変動することが許される場合、16cmに減少させることができる(Δ1~Δ=4の選択)。
したがって、低貯蔵厚さの場合、制約を課すのは夏季負荷であることが分かる。
Radicale基材の場合、他の全てのものが等しく、夏季制限は16cm、冬季制限は12~15cmであるため、16cmの夏季制限も使用する必要があるが、2つの制限はほぼ同等である。
この解決策は、芝の管理には有用であるが、降雨水の大幅な貯蔵にはあまり関係ないが、洪水制御に役割を果たすことができ、嵐の雨の間に最大20又は30mmの水を保持することができ、これは、嵐の雨を利用するための有利な方法であり得る。
8cmの中間厚さ貯蔵層の場合、夏季制限は、それほど重要ではなく、今回は10%~15%の5cmの空気濃度の最小値の選択に応じて、17cm~22cmの最小基材厚さを意味する。
酸素化制限は、1~3のΔの選択に応じて、17~19cmの最小厚さを意味する。
したがって、平均貯蔵厚さについては、夏季と冬季の2つの制限が、17cm~22cmの同じ範囲の最小厚さ制限を課すことが分かる。
Radicale基材は、基準又は地下水面深さシナリオを変更することなく、この範囲を12cm~15cmに下げることを可能にする。
この解決策は、芝管理に役立ち、降雨水の貯蔵には最適ではないが、50~60mmの本当に有用な水高さが、消費と灌漑の間で調整されることを可能にする。
更により大きい15cmの厚さの貯蔵の場合、夏季制限は、もはや影響を及ぼさず、10%~15%の5cmの空気濃度の最小値の選択に応じて、今回は10cm~15cmの最小厚さを意味する。次いで、その値を課すのは酸素化制限であり、1~7cmのΔの選択に応じて、13cm~19cmの最小厚さを意味する。
この解決策は、貯蔵の点ではより高価であるが、基材自体に、冬季と夏季の両方で、操作のためのはるかに大きなマージンを与えながら、基材の厚さが低減することを可能にする。地中海性気候で夏季に灌漑するために冬季水を使用することができない固定容積での貯蔵についてすでに説明されている制限にもかかわらず、これは、降雨水の非常に大量の貯蔵を伴う最も関連性の高い解決策であり、長い夏季干ばつを除いて冬季の自律性を可能にし、特に追加の手段が、収集された集水域を増加させることを可能にする場合、夏季嵐の降水量を最大限に活用することを可能にする。
しかしながら、9cmを超える地下水面厚さの場合、フィールド柔軟性の問題が生じる。
実際、フィールドの柔軟性は、貯蔵屋根の上方4cmの座位地下水面厚さを意味し、これは、毛細管縁厚さから4cmを引いた、すなわち、基準基材13-4=9cmの場合、を超えるまで下降しない地下水面を意味することが見られた。
貯蔵屋根の上の地下水面は、基材全体に依存するのではなく、地下水面のすぐ上の基材に依存するため、地下水面のすぐ上の基材のタイプが重要である。非常に低い毛細管フリンジ厚さを有するRadical基材の好ましい場合には、基部に少なくとも5cmの砂がある砂上のRadical二層が考慮されるべきである。
5cmの砂層の二層のRadicale基材は、地下水面深さ(Δ=8)の同じ戦略で、7cm~15cmのこの範囲を下回ることができる。しかし、Radicaleの下に5cmの砂を有し、表面より5cm下のRadicaleにあるように、5cmの砂の上のRadicaleから7cm、すなわち12cmの二重層を有することが好ましい。
したがって、Radicale基材では、基材の最小厚さは、15cmの貯蔵層の場合、12cm~15cmである。
Δ=7cmの場合、基材をよりよく酸素化するためにより低くすることは可能であるが、レベルは、土壌の柔軟性を失わないようにするために超えてはならない深さである貯蔵層の屋根に関連して9cmの深さを上回る。
15cm貯蔵層の場合、夏季の一部でプレイしないか(夏休み中の多くのフィールドでの場合である)、又は夏季に硬質のフィールドを受け入れるか、又は夏の一部で基材屋根の下9cm未満の地下水面を下げないかの選択がある。いずれの場合でも、基材の厚さには違いはない。
これは明らかに、固定容積での貯蔵の大きな欠点であり、垂直に移動可能な容器の形態の代替解決策を提案するための追加の理由である。
要約すると、以下の規則を遵守する必要がある:
・十分な水分補給:
基材の厚さ+貯蔵の厚さ≦50cm、好ましくは≦40cm
十分な酸素化:
基材の厚さ≧5cm+hcdrainage(ε-5%)-Δ=5cm+hCAIR(5%)-Δ
式中、Δは、冬季排水中に空になった貯蔵層の最上層の小部分である。
Δ<貯蔵厚さ
・十分な水分補給:
基材の厚さ+貯蔵の厚さ≦50cm、好ましくは≦40cm
十分な酸素化:
基材の厚さ≧5cm+hcdrainage(ε-5%)-Δ=5cm+hCAIR(5%)-Δ
式中、Δは、冬季排水中に空になった貯蔵層の最上層の小部分である。
Δ<貯蔵厚さ
選択されたシナリオに応じて、貯蔵厚さ≦9cm未満の場合、Δは、0cm~3cmで変化し、貯蔵厚さ≦9cmの場合、Δは、0cm~8cmで変化する。
夏季通気:
夏季通気条件は、次の一般的な方法で書かれる:
基材の厚さ≧5cm+hcdrainage(ε-θAIR MIN SUMMER 5cm)-貯蔵厚さ+Δ’
Δ‘≧0かつΔ’<貯蔵厚さΔ’は、条件を検証しなければならない基部の上の厚さマージンである
夏季通気条件は、次の一般的な方法で書かれる:
基材の厚さ≧5cm+hcdrainage(ε-θAIR MIN SUMMER 5cm)-貯蔵厚さ+Δ’
Δ‘≧0かつΔ’<貯蔵厚さΔ’は、条件を検証しなければならない基部の上の厚さマージンである
選択したシナリオでは、Δ’=1
貯蔵屋根に関連する地下水面のオーバーフローが、貯蔵屋根の真上の基材の毛細管マージンの厚さマイナス4cm未満であることを要求する柔軟性の規則もある。
貯蔵屋根に関連する地下水面のオーバーフローが、貯蔵屋根の真上の基材の毛細管マージンの厚さマイナス4cm未満であることを要求する柔軟性の規則もある。
基準砂の場合、10%~15%のθAIR MIN SUMMER 5cmの選択を有する。
Radicale基材の場合、10%であるθAIR MIN SUMMER 5cmを有する。
各冬季排水時であるが、より多くの量の排出される水を犠牲にして、酸素化をcmまで増加させることが可能である、Δを変化させることによって、θSUMMER MIN AIR 5cmを、全て、熱波の間の地下水面の深さを決定するための許容値である10%~15%で変化させることによって、貯蔵層の厚さを3つの値(5cm、8cm、及び15cm)の間で変化させることによって、これらの4つのパラメータの各選択は、主排水曲線から本発明に従って決定された規則によって基材の最小厚さを推定することを可能にする。
この計算から、3つの貯蔵深さ及び2つの基材カテゴリを考慮すると、各貯蔵厚さについて2つの場合があり、各々は、基材の最小厚さが変化する間隔を有し、これは、満足のいく地下水面深さ戦略の実装を可能にする基材厚さに対応する。
貯蔵厚さが増加するにつれて、その上に敷設された基材の厚さを減少させることが可能であり、その結果、所与の貯蔵厚さについて見出される値は、当該厚さ以上の厚さに対して働く。
市場の重要な目的は、Δの選択から決定された地下水面深さ変動戦略の場合である、実装する簡単な規則でうまく機能することが知られている基材の厚さを決定することであるため、各貯蔵厚さについて、基材層の正しい最小厚さが、基材、Δ、及びθAIR MIN SUMMER 5cmの要件を変化させることによって得られる最小値と最大値の間の間隔によって決定されることを考慮することができ、各シナリオは、冬季条件及び夏季条件を満たさなければならないことを覚えておく。
したがって、
検証しなければならない厚さ(貯蔵)≧15cmの場合:
12~19以上及び6~15以上の最小厚さ(基材)
又は:間隔[12、19]の厚さ(基材)
検証しなければならない厚さ(貯蔵)≧15cmの場合:
12~19以上及び6~15以上の最小厚さ(基材)
又は:間隔[12、19]の厚さ(基材)
検証しなければならない厚さ(貯蔵)≧8cmの場合:
12~19以上及び12~22以上の最小厚さ(基材)
又は:間隔[13、22]の最小厚さ(基材)
12~19以上及び12~22以上の最小厚さ(基材)
又は:間隔[13、22]の最小厚さ(基材)
検証しなければならない厚さ(貯蔵)≧5cmの場合:
12~19以上及び16~25以上の最小厚さ(基材)
又は:間隔[16、25]の最小厚さ(基材)
12~19以上及び16~25以上の最小厚さ(基材)
又は:間隔[16、25]の最小厚さ(基材)
したがって、毛細管貯蔵層が、この目的のために特に設計された毛細管貯蔵層であり、以下のいずれかを含む、本発明による実施形態を考慮する:
8cm~15cmの厚さを有する、Permavoidという商標名で知られているタイプの容器の並置からなる層であって、容器が、垂直毛細管カラムの束を備える層の上部から底部まで提供され、空気充填された隙間を通って地下水面のレベルを上回る毛細管上昇を可能にする、層か、
-又は5~15cmの厚さを有する、Capillary Concreete社によってCapillary Concreeteというブランド名で販売されている製品の層。
8cm~15cmの厚さを有する、Permavoidという商標名で知られているタイプの容器の並置からなる層であって、容器が、垂直毛細管カラムの束を備える層の上部から底部まで提供され、空気充填された隙間を通って地下水面のレベルを上回る毛細管上昇を可能にする、層か、
-又は5~15cmの厚さを有する、Capillary Concreete社によってCapillary Concreeteというブランド名で販売されている製品の層。
本発明の好ましい実施形態は、15cm以上の厚さの、この目的のために特に設計されたそのような毛細管貯蔵層上に敷設された栽培基材(基材)の層からなり、基材の厚さが12cm~19cmであるフィールド建設構造に関する。
本発明の別の好ましい実施形態は、8cm以上の厚さを有する、この目的のためにそのような特に設計された毛細管貯蔵層上に敷設された成長培地(基材)の層を含み、培地の厚さが13cm~22cmであるフィールド建設構造に関する。
本発明の別の好ましい実施形態は、5cm以上の厚さを有する、この目的のために特に設計されたそのような毛細管貯蔵層上に敷設された栽培基材(基材)の層から構成され、基材の厚さが16cm~25cmで構成されるフィールド建設構造に関する。
H-可変貯蔵容積を有する可動底部貯蔵容器の提案、並びにこれらの容器を使用した基材の水自律性及び酸素化及び気候調整のための管理提案
可動底部のない貯蔵層は、本発明の全ての目的を達成することを可能にしない。
可動底部のない貯蔵層は、本発明の全ての目的を達成することを可能にしない。
-受動モードでは、十分な毛細管流であるが、冬季又は熱波の間のフィールドの酸素化を妨げることなく、夏季にフィールドを自律的に灌漑するのに十分な水を得るために、降水時(冬季と嵐)に水を貯蔵する容量を備え、毛細管流は、潜在的な蒸発散量のレベルで実際の蒸発散量を維持することができる。
-能動モードでは、冬季に基材及び芝を加熱するか、又は夏季には冷却しながら、よどんだ空気を大気からの新鮮な空気に置き換えるための手段。
可動底部なしですでに知られている容器のタイプは、芝の夏季水分補給のために意図された大量の水の冬季貯蔵のおかげで、本発明に従って好ましい水の自律性の目的を完全に満たすことをまだ可能にしない。この観点から、本発明は、強固に並置された容器の形態であり、本発明に従って適合された管理モードに従って、上昇及び下降のための手段を備えた垂直可動水平底部を特徴とする、追加の毛細管手段を有する人工リザーバの作成を提案する。
また、降雨水の貯蔵に関する非常に高い要件を満たす好ましい解決策の枠組みの中で、本発明は、垂直可動底部を有する人工貯蔵タンクを備え、可動底部に適合され、他の方法では得られることが不可能である水のこの自律性の機能を備えたスポーツフィールドに付与される、追加の毛細管手段を備える、新しい手段及び管理モードを特徴とする好ましい解決策を提案する。
更に、可動底部を備えたタンクのみが、追加の水消費なしでフィールドの柔軟性、フィールドの酸素化、及びフィールドの温度を管理することを非常に簡単かつ経済的にする。
本発明によれば、上部にグリッド及びジオテキスタイル、並びに垂直に可動する水平基部を有する、十分に厚い空の容器の並置からなる特定の貯蔵層が考案されている。
-目標とする自給自足に必要な全ての水を貯蔵することができること、
-その時点で貯蔵された水の深さ及び所望の地下水面レベルに関する本発明による要件に応じて、いつでも地下水面レベルを完全に調整することができること。
-このようにして、表面空気を吸い込むことによって、基材内で地下水面を上昇させ、下降させることができる。
-その時点で貯蔵された水の深さ及び所望の地下水面レベルに関する本発明による要件に応じて、いつでも地下水面レベルを完全に調整することができること。
-このようにして、表面空気を吸い込むことによって、基材内で地下水面を上昇させ、下降させることができる。
したがって、底部容器を垂直に摺動させるこの構造技術は、以下を可能にする:
-地下水面が本発明に従って必要とされる深さ条件を尊重するように、調整可能な地下水面レベルを備えた最大貯蔵容量を有すること、及び同時に、冬季又は暑い天候の期間に雨水を排出しなければならないという制約がないことの両方。
-容器に貯蔵された水、及び容器の底部を上昇させ、下降させることだけで、これらの容器に貯蔵された地下水面を基材内でいつでも上下に迅速に循環させる簡単、安価、かつ比類のない効率的な手段を有すること。これにより、基材及び芝の温度に影響を及ぼし、次いで、表面大気から空気を引き込んで、外部からの追加の水を必要とせず、垂直に摺動する容器の底部以外の任意の他の手段なしに、基材内の空気をリフレッシュすることが可能になる。
-容器に貯蔵された水、及び容器の底部を上昇させ、下降させることだけで、これらの容器に貯蔵された地下水面を基材内でいつでも上下に迅速に循環させる簡単、安価、かつ比類のない効率的な手段を有すること。これにより、基材及び芝の温度に影響を及ぼし、次いで、表面大気から空気を引き込んで、外部からの追加の水を必要とせず、垂直に摺動する容器の底部以外の任意の他の手段なしに、基材内の空気をリフレッシュすることが可能になる。
本発明の好ましい実施形態によれば、土壌構造の貯蔵層は、図6の垂直断面に概略的に示され、周囲に固定部分垂直縁部11及び12、及び上部に水平グリッド13を有する、参照番号10によって全体と称されるような、容器の並置から構成されており、親水性ジオテキスタイル(図示せず)は、水平グリッド13上に敷設され、基材(図示せず)は、当該親水性ジオテキスタイル上に載置される。
容器内の地下水面のレベルは、常に底部のレベルに、貯蔵された水の厚さを加えたものと等しいため、したがって、地下水面のレベルが所望のレベルになるように可動である基部のレベルを調整するだけで十分である。次いで、可動基部14のレベルの非常に単純な調整は、次の通りである:基部レベル=所望の水レベルから貯水の深さを引いたもの。
地下水面のレベルを管理する手段は、地下水面の表面のレベルを判定すること、及びこの可動床14の深さに関連する符号の関数として可動床14のレベルを調整すること、及び貯水の深さを監視することを可能にする(これは、おそらく、電気伝導率センサが容器の容積に設置されている場合、情報を相互参照することによって確認することが可能になり得る)。
各容器10の可動基部14は、任意の適切な手段によって上昇及び下降され得る。
本発明による提案された手段の例は、ジャッキ15又は複数のジャッキの使用からなる。ジャッキは、油圧又は電動から選択され得る。
更に、他の場所から水を持ち込み、かつその圧力を管理して、基材を浸透させるための追加の手段を必要とせずに、基材内に水対流を生じさせ、貯蔵された水が上昇して多孔性を表面まで満たすように、容器の可動基部14を十分に上昇させるのに十分である。
これには単に次のものが必要である:
容器の可動基部14は、受動モードにおける毛細管性の目的のために貯水の重量を担持することが可能な垂直方向の力を及ぼし、かつ基材を介した水の対流による栽培条件の能動的管理の目的のために基材によって及ぼされる、基部から上方への水の浸透に対する抵抗を克服することが可能な手段を備えること、
-容器内の地下水面に貯蔵された水の体積が、水で置き換えられる基材孔隙の空気の体積よりも大きいこと。
-容器内の地下水面に貯蔵された水の体積が、水で置き換えられる基材孔隙の空気の体積よりも大きいこと。
例としてのみ引用される一実施形態では、ボックスの各可動基部14を支持し、垂直に変位させるためにバランスの取れた方法で位置決めされた中心のジャッキ15又はジャッキのアレイを提供することは、ボックス10の可動基部14及び貯水の重量が、担持され、かつ能動モードで、底部から上への水の透過に対する、基材によって及ぼされる抵抗を克服することを可能にする。
各ジャッキ15は、それ自体が、水担持ボックスの基部を支持又は上昇させるために反対方向に作用する力に、動くことなく抵抗することができる安定した表面16上に載置されなければならない。容器は、可動基部を担持するジャッキが載置されている固定支持部を有することができる。実装の例は、20m2の400個の容器の並置に関し、各々1ボックス当たり16トン有し、ジャッキは、8000m2を測定する土地区画の区画を構成し、各容器内の油圧ジャッキ15は、20トンを持ち上げ、1メートルの変位量を有し、これは、容器が、最も低い位置にある容器の基部の深さが、基材の水特性の関数として本発明に従って決定された最小の冬季(及び夏季)深さより80cm低くなるように設置されるとき、最も低い位置において、最小冬季深さを下回る水の80cmの予備を可能にする。
好ましい実施形態では、容器は、容易に輸送され、グラウンドに設置されるように設計されたプレハブ要素である。
そのようなボックス10は、キット形態でプレハブ工法で建てることができる。ボックスの幅はわずかに2メートル未満であり、長さは、例えば、セミトレーラベッドの従来の長さに対応する12メートルであり、各ボックスの基部は、一方では、一方の側ではボックスの基部に、他方の側では別のボックスの基部に一体的に接続される接続部を備え、他方では、一方の側では容器の垂直壁に一体的に接続される接続部であって、垂直壁は他方の側では次の容器に接続されている、接続部を備えた、独立した展示物である。同様に、垂直壁は、上部グリッドに接続されており、上部グリッドはまた、前後の容器の上部グリッドにも接続されている。このロジックによれば、容器は、一緒に設置、接続、固定される2つの容器の束で輸送するために包装され、各束は、ボックス基部の厚さの2倍に、上部ボックスグリッドの厚さの2倍を加えて、基部-垂直区画及び上部グリッド-垂直区画接続部の厚さを加えたものに対応する厚さを有する。次いで、いくつかのこれらの束は、非常に低い重量制約を考えると、輸送の観点から、道路上で許可される高さを超えないように、主な制約を備える建設現場への輸送のためにセミトレーラベッド上に積み重ねられる。
延期された灌漑に使用されることを意図した降雨水用の貯蔵層は、並置された空の容器によって本発明に従った革新的な方法で構成され、グリッドの形態のその垂直壁及び上部水平面は固定されているが、その水平基部は、最大深さと最小深さとの間のボックスの垂直壁の間で垂直に摺動するための手段を備えている。
本発明によれば、これらの容器はまた、容器内の任意のレベルでの地下水面の存在下で、水が当該地下水面から、上に位置する基材までの毛細管作用によって上昇することを可能にする、追加の毛細管経路の水路網を備えている。
摺動基部の上の壁の間に位置する容積の水密性を確保するために、好ましくは、不浸透性膜をそこに設置することができ、これは、例えば、ボックスの周囲の上部に固定され、垂直壁又は基部に固定されていないが、その寸法により、容器の基部が最大深さにあるときに基部に配置され、壁に適合することが可能であり、ボックスの基部が上昇するにつれて折り畳みによって自発的に適応するEPDM膜17であり得る。
毛細管経路の水路網は、好ましくは、容器の上部グリッドに接続され、基部が最も低いときに容器の基部にぶら下がり、容器の基部が上昇したときに必要に応じて自由に折り畳む、柔軟性毛細管繊維ウィックの束によって実現することができる。
基部水が塩辛い可能性が高い場合、容器の上部グリッドに接続された柔軟性毛細管繊維ウィックは、ボックスの基部にぶら下がっていなくてもよく、基部に取り付けられた剛性の非毛細管部分を有し、潜在的に塩分の多い、したがって貯水の底部で使用されていないより重い水溜まりを残してもよい。
柔軟性ウィックの代わりに、毛細管カラムを使用することもできるが、回転軸の周りの上部取り付け部は、可動基部がその最も低い位置にあるときに毛細管カラムが垂直に下方にぶら下がることを可能にし、毛細管カラムの基部は、基部上のカラムの基部を摺動させ、その回転軸上のカラムの上部を回転させることによって、基部が上昇するときに上方に押される。
更に、人工タンクの場合、上部グリッドに追加の減衰手段を提供することが有用であり得る。
ある点が、例えば、ボックスの2つの垂直壁の間に位置し、これらの壁のいずれかの近くにもない点においてボックスの上部グリッドの上に垂直に位置している場合、グリッドの構造は、基材によって伝達される比較的正確な垂直機械的応力の影響の下で、それ自体の弾性に応じて曲がり、次いで反転するある特定の傾向を有し、この動きの振幅及びその減衰効果は、衝撃の点がボックスの垂直壁のうちの1つに対して垂直である場合にはほとんど無視されるが、最も近い垂直壁から外れるほどより一層重要であり、これは、壁の十分に近くでは減衰せず、グラウンド全体にわたって機械的挙動の異種性を生じさせるという二重の欠点を有する。
これらの欠点を克服するための1つの方法は、上部グリッドを有することであって、そのたわみ容量は、容器の垂直壁上でのその支持体の移動の振幅と比較して、比較的無視できる。この目的のために、平行な垂直壁の間の距離に対して十分に剛性である水平上部グリッドを有することが予想され、これらの水平グリッドは、容器の垂直壁上にその端部に載置され、当該容器は、その端部でグリッドを固定及び支持することを可能にするグリッドと接合するための1つ以上の要素をそれらの上端に備え、当該接合要素は、グラウンドの表面に、考慮されるスポーツに対応する機械的勧誘の適切な減衰を提供するように特別に調整された減衰機能を付与される。
容器の垂直壁上の長さの両端に載置する平行なスラットのアセンブリからなるグリッドのたるみに対する抵抗であって、スラットの幅は垂直に沿って配向され、それらの断面は水平面内にある、抵抗は、その長さに対するスラットの幅によって材料に従って決定される。
前述の実施形態と互換性のある本発明の別の好ましい実施形態では、グラウンドの建設及び管理の方法はまた、固定基部を有する容器の並置によって水タンクの欠点を克服するために、可動基部を有する容器を有するグラウンドの自給できる灌漑のための貯水の能動的管理のための一連の新しい手段及び方法の提案によっても区別される。
目的は、本発明の文脈で選択された基材のタイプと組み合わせて、構造内の地下水面の存在を使用して、フィールドの環境で非常に頻繁に当然に利用可能な低温エネルギー資源を使用することによって、特に効率的かつ低エネルギーコスト管理モードで、基材の気候制御及び酸素化を能動的に最適化することである。
冬季には、表面空気を基材に対流させて洪水を置き換えることによる基材の定期的な酸素化は、空気を再生する最も効果的な手段であり、したがって多孔質土壌の空気中の酸素は、無酸素のリスクを排除するだけでなく、たとえ空気濃度が冬季中低くても、根の成長及び活力に最適な酸素化を提供する。
実施例に示されるジャッキの残留変位は、更なる上昇を提供し、油圧ジャッキの残留力は、洪水、続いて空になるサイクル中の基材を介した能動的な水対流動作中に、特定の貯蔵層の上に位置する栽培基材の浸透抵抗力を克服し、当該浸水-空になるサイクルは、基材の温度を調整するだけでなく、その多孔性を酸素化するために本発明に従って使用される。
表面近くの比較的低い水濃度を有する浅い地下水面及び反転した含水量プロファイルとの単純な組み合わせは、水プロファイルのこの配置が地下水面からの伝導による熱の自然な流れを好み、表面温度の影響から基材を隔離する傾向があるため、伝導による基材の自発的な冷却にすでに有利な文脈であり、これにより、地下水面は、夏季には涼しく、冬季には表面空気よりも冷たくない、その熱慣性によって基材を調節することが可能になる。本発明の好ましい実施形態では、組み込まれた地下水面を有する構造と組み合わせた上昇空気対流を作成する手段の能動的な使用は、対流によってこのタイプの交換において低いが十分な好ましい温度にもたらされる空気を使用して、基材及び芝表面の草の葉の夏季及び冬季気候制御の環境的に責任ある最適化を可能にし、したがって、フィールドの環境で利用可能な天然エネルギー資源を賢明に使用することを可能にし、この対流プロセスは、本発明の枠組み内で選択される基材のタイプとともに、たとえ循環する空気と気候制御される基材との間の低い温度差の対象となる場合であっても、基材及び芝と輸送及び交換される熱エネルギーと比較してわずかな機械的エネルギーのみを消費する。
前述のものと組み合わせ得る本発明の別の好ましい実施形態では、基材内の空気の能動的な循環はまた、酸素化を増加させるか、又は栽培基材の乾燥を加速させるように動作可能である。
上記と組み合わせることもできる本発明の別の好ましい実施形態では、急速な上昇サイクルに続いて地下水面の低下もまた、水と基材との間のカロリーの更に急速な交換、続いて、水が戻るとき、大気からの空気による多孔性の空気の再生、したがって、基材の酸素化の再生のために使用することができる空気の熱慣性が基材の熱慣性と比較して低いため、再生された空気は次いで基材の温度を取り、後者をわずかに修正する。
また、地下水面と上部に配置された基材との間のボックス内の空隙は、基材を介した上部空気対流によって基材及び上部の芝の気候制御の維持に完全に適した、基材への均質かつ抵抗のない浸透経路を提供し、上流空気分配網は、地下水面とボックスの上部との間の外部から空隙への空気分配網として、容器の垂直区画の内側を使用して、容器の並置レイアウトに対応することに留意されたい。
また、本発明の好ましい実施形態では、容器は、自己支持二重壁の垂直壁を有するプレハブプラスチック要素であり、2つの壁の間の隙間は、上向きの空気対流動作のための加圧空気供給管として機能し、また、輸入又は輸出水移動にも使用される。
水による熱対流は、基材温度の急激な上昇(冬季)又は下降(夏季)に対して基材でより効果的であるが、空気対流は、この温度の維持及び根の酸素化を補完するものであり、空気対流の利点は、土壌の表面及び芝の葉にも関係することであり、これは表面を維持するために雪又は霜の場合に有用である。
水自律性を目的とした大量の水を管理するために、一定容積の容器の欠点を克服するために、本発明による可動基部を有する容器の別の解決策がすでに当技術分野で提案されている。これは、上下に、水密壁によって互いに分離された、2つの貯水層からなり、下の層は、1つの灌漑季節に必要な全ての水を貯蔵するようなサイズであり、ポンプ及び供給パイプを用いて、下部貯蔵層に貯蔵された水から上部貯蔵層に水を供給する。
この解決策は、本発明の枠組み内で使用可能であるが、貯蔵インフラストラクチャーを2倍にし、下部貯蔵層から上部貯蔵層又はその逆への移動の流れが非常に複雑かつ遅いことを意味し、満足のいく経済的及び実用的条件下では容易に達成可能であるとは思われないという点で、並びに、上部地下水面が、基材の飽和排水の迅速かつ低エネルギーサイクルに使用されることを許さず、2つのタンク内の水の総量は、しばしばこのタイプの対流動作を実施するには小さすぎ、これは、地下水面上の全ての空きスペースを充填し、次いで酸素化又は基材温度のいずれかで基材を排出する必要があるという点で、特に賢明又は満足できるとは思われない。多孔性の容積(往路で、及び帰路で空になる)、すなわち、利用可能な場合に置き換えられる非常に大量の水、一方、可動基部を有するボックスは、これらの動作を実施するために、基材の多孔性の容積に対応する少量の水のみを必要とする。
I-本発明によるフィールドの管理及び建設の方法の説明
本発明によるスポーツフィールドは、基部(F)上に配置された構造(S)を備え、当該構造は、(i)N≧1の場合、互いに積み重ねられたN個の多孔質層(層Ci)であって、iは、1~Nに含まれ、上部からの第1の層は、ゼロ深さY0=0の表面と深さY1の層(層C1)の基部との間に含まれ、全ての層は、i>1の場合は直上部層(層CM)の基部の深さYi-1又はi=1の場合はY0と、層(層Ci)の基部の深さYiとの間に含まれ、N層の中に少なくとも1つのハイブリッド層(H)がある、多孔質層(層Ci)と、(ii)根がこのハイブリッド層(H)に固定されている芝と、(iii)水が、構造(S)に導入されるか、又はそれから排出されることを可能にする手段(M)であって、水を構造(S)内に導入又は構造(S)外に排出するための、地下水面を形成するための、及び最小深さ(Ppiezo min)と最大深さ(Ppiezo max)の間で変化し得る浅い深さ(Ppiezo)で構造(S)内の圧力計レベルを管理するための(iii)手段(M)と、を備える。
本発明によるスポーツフィールドは、基部(F)上に配置された構造(S)を備え、当該構造は、(i)N≧1の場合、互いに積み重ねられたN個の多孔質層(層Ci)であって、iは、1~Nに含まれ、上部からの第1の層は、ゼロ深さY0=0の表面と深さY1の層(層C1)の基部との間に含まれ、全ての層は、i>1の場合は直上部層(層CM)の基部の深さYi-1又はi=1の場合はY0と、層(層Ci)の基部の深さYiとの間に含まれ、N層の中に少なくとも1つのハイブリッド層(H)がある、多孔質層(層Ci)と、(ii)根がこのハイブリッド層(H)に固定されている芝と、(iii)水が、構造(S)に導入されるか、又はそれから排出されることを可能にする手段(M)であって、水を構造(S)内に導入又は構造(S)外に排出するための、地下水面を形成するための、及び最小深さ(Ppiezo min)と最大深さ(Ppiezo max)の間で変化し得る浅い深さ(Ppiezo)で構造(S)内の圧力計レベルを管理するための(iii)手段(M)と、を備える。
本発明によるフィールドを管理及び建設する方法は、上部層(C1)の表面上に芝を設置するステップを含み、当該芝の設置は、当該最上層(C1)が当該構造(S)を構築する当該ステップの間にその最終的な場所に設置されると、播種することによって実施することができるか、又は基材の層上で当該芝を事前に栽培することによって事前に実施することができ、基材は、次いで、その表面上の事前栽培された芝、及びその中に設置された根を備えた、同じ厚さの基材の体積を各々含むサブ要素の区画に分解され、これらのサブ要素は、当該構造(S)の建設を完了するために、輸送され、次いで最終的に収集かつ設置される。
更に、N層の中には、(i)合成補強要素を含む成長基材、又は(ii)合成補強要素とハイブリッド層(H)の空間を共有する成長基材のいずれかからなる、ハイブリッド層(H)が少なくとも存在する。
次に、本発明の本質的な点は、構造(S)内の地下水面の最大深さ(Ppiezo)を管理し、当該地下水面からの毛細管流を使用して、芝の良好な水分補給を可能にするステップに関する。
好ましい実施形態では、建設方法は、
-深さPTORであって、表面から当該深さPTORまでの芝根の酸素化スライスの深さであり、5cm以上であり、好ましくは5~15cmである、深さPTORと、
-当該根の酸素化範囲内で必要とされる最小空気濃度θAIR MIN TORであって、当該最小空気濃度θAIR MIN TORが、5%以上、好ましくは5%~15%である、最小空気濃度θAIR MIN TORを決定するためのステップを含む。
-深さPTORであって、表面から当該深さPTORまでの芝根の酸素化スライスの深さであり、5cm以上であり、好ましくは5~15cmである、深さPTORと、
-当該根の酸素化範囲内で必要とされる最小空気濃度θAIR MIN TORであって、当該最小空気濃度θAIR MIN TORが、5%以上、好ましくは5%~15%である、最小空気濃度θAIR MIN TORを決定するためのステップを含む。
芝の良好な水分補給を可能にし、かつ表面と当該深さPTORとの間の根の酸素化範囲内の根の良好な酸素化を確実にするために、構造(S)内の地下水面の深さPpiezoが、最小深さPpiezoMINTORと最大値PpiezoMAXとの間で、少なくとも一部の時季にわたって維持されなければならず、それらが、以下の式:
-Ppiezo MAX≦2m
-PpiezoMINTOR≧PMINTOR=MAX[Zi+hc i drainage(εi-θAIR MIN TOR)]1≦i≦n(PTOR)
(式中、n(PTOR)が、厚さPTORの最小の根酸素化スライス(TOR)を完全に又は部分的に上回る層の数である)を検証すること、及び当該表面根酸素化スライス(TOR)に完全に又は部分的に含まれる層の定義として、Yi-1<PTORという事実を考慮することであって、それが、整数n(PTOR)≦Nを、式:
Yn(PTOR)-1<PTOR及びYn(PTOR)≧PTORである1≦n(PTOR)≦Nによって決定することを可能にし、式中、εiが、その原位置締固め状態における層((Ci))の特徴的な全多孔性であり、式中、関数hC i drainageが、層(Ci)の理論的毛細管性をその原位置締固め状態で特徴付ける関数であり、飽和時の水濃度εiと萎縮点での含水量との間の厳密な体積含水量の値θwaterを有する関数として定義され、初期飽和状態からの準静的排水路上の厳密に減少する含水量対毛細管圧力の曲線上のθwaterに対応するcmで表される等価毛細管高さである、値cdrainage(θwater)を関連付ける、考慮すること、
-i<n(PTOR)及びZn(PTOR)=PTORの場合、関係Zi=Yiによって、i≦n(PTOR)の場合、Ziを定義すること
更に、全ての場合において、かつ、PTOR及び根酸素化スライス内の本発明に従って必要とされる最小空気濃度を定義する明示的なステップが存在しない場合であっても、本発明に従って、最小必要要件であると考えられるものに対応する最小要件が、本発明に従って暗黙的に必要とされる:PTOR=5cm及びθAIR MIN TOR=5%。
-Ppiezo MAX≦2m
-PpiezoMINTOR≧PMINTOR=MAX[Zi+hc i drainage(εi-θAIR MIN TOR)]1≦i≦n(PTOR)
(式中、n(PTOR)が、厚さPTORの最小の根酸素化スライス(TOR)を完全に又は部分的に上回る層の数である)を検証すること、及び当該表面根酸素化スライス(TOR)に完全に又は部分的に含まれる層の定義として、Yi-1<PTORという事実を考慮することであって、それが、整数n(PTOR)≦Nを、式:
Yn(PTOR)-1<PTOR及びYn(PTOR)≧PTORである1≦n(PTOR)≦Nによって決定することを可能にし、式中、εiが、その原位置締固め状態における層((Ci))の特徴的な全多孔性であり、式中、関数hC i drainageが、層(Ci)の理論的毛細管性をその原位置締固め状態で特徴付ける関数であり、飽和時の水濃度εiと萎縮点での含水量との間の厳密な体積含水量の値θwaterを有する関数として定義され、初期飽和状態からの準静的排水路上の厳密に減少する含水量対毛細管圧力の曲線上のθwaterに対応するcmで表される等価毛細管高さである、値cdrainage(θwater)を関連付ける、考慮すること、
-i<n(PTOR)及びZn(PTOR)=PTORの場合、関係Zi=Yiによって、i≦n(PTOR)の場合、Ziを定義すること
更に、全ての場合において、かつ、PTOR及び根酸素化スライス内の本発明に従って必要とされる最小空気濃度を定義する明示的なステップが存在しない場合であっても、本発明に従って、最小必要要件であると考えられるものに対応する最小要件が、本発明に従って暗黙的に必要とされる:PTOR=5cm及びθAIR MIN TOR=5%。
したがって、全ての場合において、管理プロセスは、以下の条件を必要とする:
Ppiezo≧PiezoMIN TOR=MAX[Zi+hc i drainage(εi-5%)]1≦i≦n(5cm)
ここで、本発明は、本建設方法に従って作製されるフィールドにも関する。本発明によるフィールドは、いずれの場合も、好ましくは、本発明による最小要件に対応する上記の式を尊重しなければならない:PTOR=5cm、θAIR MIN TOR=5%。
Ppiezo≧PiezoMIN TOR=MAX[Zi+hc i drainage(εi-5%)]1≦i≦n(5cm)
ここで、本発明は、本建設方法に従って作製されるフィールドにも関する。本発明によるフィールドは、いずれの場合も、好ましくは、本発明による最小要件に対応する上記の式を尊重しなければならない:PTOR=5cm、θAIR MIN TOR=5%。
概して、根の酸素化深さ及び根酸素化ゾーンの空気濃度の観点からの要件に応じて、土壌は、好ましくは、次の式に従わなければならない:YN≧PpiezoMIN TOR
又は:
YN≧PMIN=MAX[Zi+hc i drainage(εi-θAIR MIN TOR)]l≦i≦n(PTOR)
又は:
YN≧PMIN=MAX[Zi+hc i drainage(εi-θAIR MIN TOR)]l≦i≦n(PTOR)
したがって、全ての場合において、本発明に従って最小限とみなされる根の酸素化を保証するために、本発明によるスポーツフィールドは、以下の式を常に検証しなければならない:
YN≧PpPTOR=5cm and iezoMINTOR=MAX[Zi+hc i drainage(εi-5%)]1≦i≦n(5cm)
YN≧PpPTOR=5cm and iezoMINTOR=MAX[Zi+hc i drainage(εi-5%)]1≦i≦n(5cm)
本発明に従って適切な地下水面深さシナリオで達成することがより容易であると考えられる根の酸素化のために、本発明によるスポーツフィールドは、PTOR=8cm及びθAIR MIN TOR=10%の場合、YN≧PMINf
又は、YN≧MAX[Zi+hc i drainage(εi-10%)]1≦i≦n(8cm)を検証しなければならない。
又は、YN≧MAX[Zi+hc i drainage(εi-10%)]1≦i≦n(8cm)を検証しなければならない。
本発明に従って好適な地下水面深さシナリオで達成することが非常に容易であると考えられる根の酸素化のために、本発明によるスポーツフィールドは、PTOR=12cm及びθAIRMIN TOR=15%の場合、式YN≧PpiezoMINTORを検証しなければならない。
すなわち:YN≧MAX[zi+hc i drainage(εi-15%)]1≦i≦n(12cm)
すなわち:YN≧MAX[zi+hc i drainage(εi-15%)]1≦i≦n(12cm)
好ましくは、また、病気を促進しないために表面付近で必要とされる十分な夏季空気濃度に関する各実現の要件に対処するために、夜間の温度が18℃を超える暑い時期に、夏季の地下水面の圧力計レベルの深さが、以下の式も検証されるように設定される:
Ppiezo≧5cm+hc j drainage(εi-θAIR MIN SUMMER 5cm)
-式中、jは、点が5cmの深さに位置する層の数である
式中、θAIR MIN SUMMER 5cmは、各実施形態の要件のレベルに応じて本発明に従って必要とされる、表面から5cmの毛細管平衡での最小夏季空気濃度である。
Ppiezo≧5cm+hc j drainage(εi-θAIR MIN SUMMER 5cm)
-式中、jは、点が5cmの深さに位置する層の数である
式中、θAIR MIN SUMMER 5cmは、各実施形態の要件のレベルに応じて本発明に従って必要とされる、表面から5cmの毛細管平衡での最小夏季空気濃度である。
各実施形態の全体的な要件に応じて、表面から5cmでの最小夏季空気含有量θAIR MIN SUMMER 5cmの必要値は可変であるが、少なくとも10%であり、好ましくは15%を超える。
また、表面から5cmでの暗示された最小夏季空気濃度値が10%であるこの夏季病気制御要件を満たすことができるようにするために、したがって、本発明によるフィールドは、好ましくは、以下の式に適合しなければならない:
YN≧5cm+hc i drainage(εi-10%)
-式中、jは、表面から5cmの点が位置する層の数である。
-式中、θAIR MIN SUMMER5cmは、暑い時期に夏季病気にかからないために、各実現の要件レベルに応じて本発明に従って必要とされる、表面から5cmでの毛細管平衡での最小夏季空気濃度である。
YN≧5cm+hc i drainage(εi-10%)
-式中、jは、表面から5cmの点が位置する層の数である。
-式中、θAIR MIN SUMMER5cmは、暑い時期に夏季病気にかからないために、各実現の要件レベルに応じて本発明に従って必要とされる、表面から5cmでの毛細管平衡での最小夏季空気濃度である。
合成補強要素を含むか、又は合成補強要素とハイブリッド層(H)の空間を共有する形成されるハイブリッド層(H)に関して、このハイブリッド層(H)は、好ましくは、
-本質的に砂質の栽培基材(SUBsa)と
-合成補強要素(SYNTrenf)であって:
-(a)基材製造中に基材(SUB sab)に断片化され、組み込まれ得る、
-(b)基材(SUB sab)がすでに原位置に設置された後、基材に断片化若しくは継続的であり、原位置に組み込まれ得る、
-(c)クリアランス層の場所に前もって原位置に設置された組織化された構造に形成され得、基材(SUBSTRATE)自体が、その後、当該構造に組み込まれ得る、合成補強要素と、を備える。
-本質的に砂質の栽培基材(SUBsa)と
-合成補強要素(SYNTrenf)であって:
-(a)基材製造中に基材(SUB sab)に断片化され、組み込まれ得る、
-(b)基材(SUB sab)がすでに原位置に設置された後、基材に断片化若しくは継続的であり、原位置に組み込まれ得る、
-(c)クリアランス層の場所に前もって原位置に設置された組織化された構造に形成され得、基材(SUBSTRATE)自体が、その後、当該構造に組み込まれ得る、合成補強要素と、を備える。
好ましくは、ハイブリッド層(H)は、以下の構成のうちの1つを有する。
-合成補強要素(SYNT renf)は、繊維及び基材(SUB sab)などの細長い又は表面補強要素であり、これらの細長い又は表面要素は事前に混合されており、これは、繊維基材の古典的な場合である。
-合成補強要素(SYNT renf)は、芝が設置されると、基材に組み込まれる長い繊維であり、これは、芝が「タフティング」として知られる技術によって設置されると、原位置の基材に埋め込まれる長い繊維で原位置で補強されるハイブリッドフィールドの古典的な場合であり、ハイブリッドフィールドを作成するためのこれらの技術は「ステッチソリューション」としても知られており、
-構造を構成する合成要素は、合成芝の糸の間に組み込まれた基材を有する合成カーペット模倣草であり、次いで、播種が行われて、最終的に真の天然芝が成長する播種された合成カーペットを構成する。
-合成補強要素(SYNT renf)は、繊維及び基材(SUB sab)などの細長い又は表面補強要素であり、これらの細長い又は表面要素は事前に混合されており、これは、繊維基材の古典的な場合である。
-合成補強要素(SYNT renf)は、芝が設置されると、基材に組み込まれる長い繊維であり、これは、芝が「タフティング」として知られる技術によって設置されると、原位置の基材に埋め込まれる長い繊維で原位置で補強されるハイブリッドフィールドの古典的な場合であり、ハイブリッドフィールドを作成するためのこれらの技術は「ステッチソリューション」としても知られており、
-構造を構成する合成要素は、合成芝の糸の間に組み込まれた基材を有する合成カーペット模倣草であり、次いで、播種が行われて、最終的に真の天然芝が成長する播種された合成カーペットを構成する。
有利には、ハイブリッド層は、Radicaleという商標名で知られている特許基材からなる。
有利には、ハイブリッド草スポーツフィールドは、プール構造であって、基部(F)及び縁部と、基部(F)上かつ構造(S)の下に配置され、当該プール構造の縁部まで延びる不浸透性膜と、を備えたプール構造を備え、したがって、構造(S)が、当該不浸透性膜によって外側から隔離されたその基部及びその垂直周縁を有する。
有利には、ハイブリッド草スポーツフィールドは、特許取得済みの非常に粗い多孔質コンクリートの層を備え、これは、Capillary Concreete(登録商標)という商標名で知られている、高透過性かつ高透過性の両方である。
有利には、ハイブリッド芝スポーツフィールドは、以下を含む1~5つの層の組み合わせを備える:
-存在する場合、山積みの積層の最上部に位置する、1~3cmの「被覆」上部層。
-4~20cmの厚さを有するRadicale基材の層。
-存在する場合、Radicaleの下に位置する、10~250cmの厚さを有する、200~800μmのD10を有する砂の層。
-存在する場合、5~10cmの厚さを有するCapillary Concreeteの層。
-存在する場合、Capillary Concreeteの下に位置する、50~250cmの厚さを有する、200~800umのD10を有する砂の層。
-存在する場合、山積みの積層の最上部に位置する、1~3cmの「被覆」上部層。
-4~20cmの厚さを有するRadicale基材の層。
-存在する場合、Radicaleの下に位置する、10~250cmの厚さを有する、200~800μmのD10を有する砂の層。
-存在する場合、5~10cmの厚さを有するCapillary Concreeteの層。
-存在する場合、Capillary Concreeteの下に位置する、50~250cmの厚さを有する、200~800umのD10を有する砂の層。
J-本発明による構造の例
本発明に従って尊重されるべき構造及び関係の編成は、図1に示される「典型的」例に例示され、ここで、N=5及びn=3、すなわち、構造内に5つの層があり、そのうちの3つは、最初の2つの層について完全に構成され、層セクション(TOR)内の第3の層について部分的に構成され、ここで、本発明に従って、根の十分な酸素化を保証するために十分な空気含有量が必要である。
本発明に従って尊重されるべき構造及び関係の編成は、図1に示される「典型的」例に例示され、ここで、N=5及びn=3、すなわち、構造内に5つの層があり、そのうちの3つは、最初の2つの層について完全に構成され、層セクション(TOR)内の第3の層について部分的に構成され、ここで、本発明に従って、根の十分な酸素化を保証するために十分な空気含有量が必要である。
説明は、決して網羅的なものではなく、以下の図と併せて読む必要がある:
-図1は、本発明による5つの層を含む土壌の概略断面図である。
-図2は、4つの図2A、2B、2C、及び2Dを含み、それらを表すために使用されるパターンによって識別することができる3つのタイプの層からの組成物の4つの例である:
-楕円形で図2にマークされ、(Ra)と注記された、Radicale基材からなる層のタイプ、
-三角形によって図2で識別することができ、(CC)と注記されているCapillary Concreeteからなる層のタイプ
-十字を有する長方形で図2で識別可能であり、(SS)と注記されたケイ砂で構成された層のタイプ
-図1は、本発明による5つの層を含む土壌の概略断面図である。
-図2は、4つの図2A、2B、2C、及び2Dを含み、それらを表すために使用されるパターンによって識別することができる3つのタイプの層からの組成物の4つの例である:
-楕円形で図2にマークされ、(Ra)と注記された、Radicale基材からなる層のタイプ、
-三角形によって図2で識別することができ、(CC)と注記されているCapillary Concreeteからなる層のタイプ
-十字を有する長方形で図2で識別可能であり、(SS)と注記されたケイ砂で構成された層のタイプ
4つの場合では、図は、(g)と注記されている芝の空中部分を表し、(IM)と注記されている不浸透性膜、及び図1に、層を水でいっぱいの容器に接続する矢印によって示されている手段を示し、水のレベルは、地下水面の圧力レベルを決定する。
地下水面管理プロセスによって予測される最高及び最低レベル、並びに地下水面の瞬間tのレベルは、それぞれ、Ppiezo mini、Ppiezo mini、P piezoとして表され、地下水面の最高及び最低レベルの差である干満差が(Δ)と注記されている。
異なる例を示す4つの図を比較すると、干満差が必ずしも同じではないことが分かる。
-図2Aは、Radicale基材からなる単層を含む本発明による土壌の概略断面図である。
-図2Bは、上部にRadicale基材の層、及び底部に砂の層の2つの層を備える、本発明によるフィールドの概略断面図である。
-図2Cは、本発明によるフィールドの概略断面図であり、また、上部にRadicale基材の層、及び底部にCapillary Concreeteの層の2つの層を備える。
-図2Dは、上から下に:上部にRadicale基材、次いでCapillary Concreete、最後に底部に砂の層を示す。
-図3は、4つのタイプの土壌に対応する4つのマトリックス圧力曲線を比較したグラフである。
-図2Aは、Radicale基材からなる単層を含む本発明による土壌の概略断面図である。
-図2Bは、上部にRadicale基材の層、及び底部に砂の層の2つの層を備える、本発明によるフィールドの概略断面図である。
-図2Cは、本発明によるフィールドの概略断面図であり、また、上部にRadicale基材の層、及び底部にCapillary Concreeteの層の2つの層を備える。
-図2Dは、上から下に:上部にRadicale基材、次いでCapillary Concreete、最後に底部に砂の層を示す。
-図3は、4つのタイプの土壌に対応する4つのマトリックス圧力曲線を比較したグラフである。
土壌の4つのタイプは、粘土質土壌(T1タイプの曲線)、泥質土壌(T2タイプの曲線)、砂質土壌(T3タイプの曲線)、及び本発明で意図された水プロファイルのタイプに対応する基材土壌(T4タイプの曲線)である。
曲線は、垂直軸上の対数スケールでの毛細管圧力と、通常スケールでの体積含水量θWATERとの関係を示している。
図1の例では、N=5を有し、この例では、ハイブリッド層は、第2の層(C2)であり、この層の排水及び弾性の態様を示唆するグラフィックパターンで表される。
図1は、基部(f)上の5つの層C1、C2、C3、C4、C5のブロック、並びに建設パラメータY1、Y2、Y3、Y4、及びY5を示す。
夏季通気基準に対応する5cmの深さが考慮され、PTORは、根酸素化層(TOR)の深さである。図1の例では、n(PTOR)=3を有する。
また、このブロックの右側には、上昇及び下降し、その水レベルが地下水面を決定するリザーバ(R)、及び不浸透性膜(IM)と通信する沈泥システムがある。この図はまた、最小地下水面と最大地下水面との間の干満差(Δ)も示している。更に右側では、ベクトルは満たされるべき条件を表す。
Z1≦PMin-X1、Z2≦PMin-X2、及びZ3≦PMin-X3であって:
X1=hc1 drainage(1-θAIRMINTOR)及びX2=hc2 drainage(2-θAIR MIN TOR)
Z1≦PMin-X1、Z2≦PMin-X2、及びZ3≦PMin-X3であって:
X1=hc1 drainage(1-θAIRMINTOR)及びX2=hc2 drainage(2-θAIR MIN TOR)
図1において、実施例に対応するこれらの量Z1、Z2、Z3、並びにX1、X2、及びX3も、ベクトルによって表される。これらの量は、図1の右側に、その原点が深さPMinにある、上方に向けられたベクトルとして現れ、これにより、ベクトルXiの先端が、表面から下方に向けられたベクトルZiの先端よりも低いか又は高いかを確認することが可能になり、これは、本発明に従って尊重されるべき条件は、図式的に、ベクトルXiの先端よりも高い位置にあるベクトルZiの先端を有することであるからである。
したがって、図1に示す例では、Z1≦PMin-X1、Z2≦PMin-X2、及びZ3≦PMin-X3であるため、3つの式が実際に満たされることが分かる。
更に、図1は、夏季条件に適合する可能性も示している。実際、Ppiezo Maxまで地下水面のレベルを最大に下げるときに、本発明に従う夏季条件を尊重することができるように、この例では、次の式も検証する必要がある:5cm≦P’piezo Max-X’であって、X’=h’c drainage(ε2-θAIR MIN SUMMER 5cm)、式中、h’cは、深さPpiezo Maxからのプロファイル関数である。
この例によれば、Ppiezo Minがより小さかった場合、及び/又はX3が少し大きかった場合、関係は尊重されなかったことが分かる。また、層2の基材が層1の基材であった場合、X1=X2を有し、この場合、Z2>PpiezoMin-X2.を有していたことも分かる。
θAIR MIN TOR要件がより高い空気含有量であった場合、より大きいX1、X2、及びX3を有し、したがって少なくとも層3については、式は満たされなかったであろう。
同様に、θAIR MIN TOR要件が図1の例のものであったが、層3の基材がより細かい粒度の基材であった場合、hc 3 drainage関数は、より急速に減少し、結果としてX3もより大きくなり、式も満たされなかったであろう。
最後に、図1の右側には、表面からの5cmベクトルと最大深さPpiezo maxからのX’ベクトルがあり、夏季条件に対応する、このベクトルのピークが5cmベクトルのピークよりも低いかどうかを確認し、これは、図1に示される例で実際に観察されている。
したがって、図1は、示された例が実際に本発明によって求められる条件に適合していることを図示的に視覚的に観察することを可能にする全ての要素を表す。
4つの典型的な実施形態の例は、4つの特定の構造を表す図2によって示される。
更に、土壌の固有の特性と本発明による構造との間のリンクは、4つの比較的典型的なケースを表す4つの土壌の分析によって示され、それらの毛細管圧力曲線によって同じ図3に表される。
以下の例のように、表面から開始して、多様化された層の異なる組み合わせを見つけることができる。
-表面では、数ミリメートルから1又は2センチメートルの厚さを有する最上層は、特にスリップ管理のために、この境界に特定の機能を提供することが分かり得る。
-表面上、又は最上層のすぐ下に、ハイブリッド層が通常存在し、表面に特定の品質を与える機械的、生体力学的役割を果たす必要があるこの表面層であるためである。この層は、スポーツ及び要件に応じて、5~25cmの厚さにすることができ、この層の厚さは、構造の全体的なコストに大きな影響を与えることに留意されたい。
-ハイブリッド層の下では、砂の層を使用して、ハイブリッド層の役割を引き継ぐことができ、これは、機械的及び油圧的な観点からは効果が低いが、より経済的である。
これらの層の下には、非常に多孔性の毛細管コンクリートであるCapillary Concreeteというブランド名で知られている材料の層(CC)がある。理想的には、(CC)のこの層は、非常に高いマクロ多孔性を有し、したがって、層の1センチメートル当たりの最大貯蔵容量、及び特に低い機械的流れ抵抗を有し、これにより、対流流の完全な水平均質化及びほぼ無視できる機械的流れ抵抗力を可能にする。
ハイブリッド層の下には、数十センチメートルから1又は2メートルの厚さであり得、夏季の地下水面を下げること、及び夏季使用のために冬季雨水を貯蔵することの両方に役立つ、砂の層が見つけられ得る。
最後に、これらの層の下に、別様に構造の縁部に延びる不浸透性の膜を見つけることができる。
いずれも網羅的ではない以下の好ましい実施形態の例は、本発明によるスポーツフィールドの建設及び管理の様々な方法を具体的に例示する。
本発明は、1つ以上の積層を含む構造に関するので、以下の例は、主にそれらの異なる特性及び機能のために選択された、1層、次に2層、次に3層を有する例を挙げることによって与えられる。
したがって、図2Aに示されるように、第1の実施形態は、単一の層で可能である。
これは、20~40cmの厚さを有するRadicale基材の単層であり、表面に縁部に沿って周辺に延びる不浸透性膜上に配置されている。
図2Bによって示される第2の実施形態は、同じモデルに従うが、Radicale基材の単層を、20~200cmの粗い砂の層上の、8~30cm(考慮されるスポーツ及び求められる性能のレベルに応じて)のRadicale層に置き換えることが可能である。
この2層構造は、Radicaleの上層が問題となるスポーツの機械的応力に耐えるのに十分な厚さである限り、性能を過度に変えることはない。乾燥した気候での長期にわたる夏季干ばつの終わりに、厚い砂の層及びより深い層を有する非常に深い構造は、確かにあまり効果的ではないが、それは芝が経済的な貯水で重要な生態学的役割を果たすことを可能にする。
理想的には、芝品質の観点から、8~12cm厚さの最上Radicale層及び30~50cmの厚さの砂の層を有することができ、7月の熱波の時点で40cmの地下水面を有し、秋の最初の雨まで60cmに低下し続けることができる。したがって、地下水面は15cm~60cmの深さで変化し得、熱波の時点ではほとんどが20cm未満及び約40cmである。
また、図2Cに示される、これも2層である、第3の実施形態は、非常に大きな孔を有すると同時に高い毛細管性を有する非常に多孔質のコンクリートであるCC又はCapillary Concreeteとして知られる製品で砂を置き換えることによっても可能である。
CCの第1の利点は、追加の層10cm当たりの追加の貯蔵容積が7cmの水であり、とりわけ、浄水器を必要としないことである。透過性は、CCが任意の遅延なし、かつ任意の有意な機械的抵抗なしに、完全な分配層を提供するようなものであるため、空気又は水の上方又は下方の移動を作り出すために、圧力下又は圧力の欠如下で空気又は水を水平に分配するための排水管が必要ではなく、これは、均質な水平基部からその上の基材内に垂直対流を作り出すことを可能にする。
CCの第2の利点は、車両を駆動又はスタンドを設置することができる完全に安定した表面であり、Radicale層をCCに設置して取り外し、後で設置し直すことができ、多機能スタジアムに使用することができる完全に清潔かつ耐荷重性及び排水性のある表面を残すことができる。
しかしながら、大きな貯蔵容量のために非常に厚い層のCCを望む場合、経済的コストの課題は依然として問題である。
他の重要な例は、以下のような特別に設計された人工貯蔵層上の薄い基材層からなる構造に関するセクションですでに説明されている:
-毛細管貯蔵層がこの目的のために特別に設計された、≧5cmの厚さを有する人工毛細管貯蔵層であり、上に敷設された栽培基材が12cm~19cmの厚さであるスポーツグラウンド。
-この目的のために特別に設計された、≧8cmの厚さを有する毛細管貯蔵層、及び13cm~22cmの基材の厚さを有するスポーツグラウンド。
-毛細管貯蔵層が、この目的のために特別に設計された、厚さ≧15cmを有する人工毛細管貯蔵層であり、その上に敷設された栽培基材が16cm~25cmの厚さを有するスポーツグラウンド。
-毛細管貯蔵層がこの目的のために特別に設計された、≧5cmの厚さを有する人工毛細管貯蔵層であり、上に敷設された栽培基材が12cm~19cmの厚さであるスポーツグラウンド。
-この目的のために特別に設計された、≧8cmの厚さを有する毛細管貯蔵層、及び13cm~22cmの基材の厚さを有するスポーツグラウンド。
-毛細管貯蔵層が、この目的のために特別に設計された、厚さ≧15cmを有する人工毛細管貯蔵層であり、その上に敷設された栽培基材が16cm~25cmの厚さを有するスポーツグラウンド。
Claims (18)
- ハイブリッド芝スポーツフィールドの建設及び管理のための方法であって、
-基部(F)上に配置された構造(S)を建設するための第1のステップを含み、前記構造が、N≧1の場合、N個の積層多孔質層(Ci)を含み、下層(CN)が、前記基部(F)上に最初に構築されており、各(Ci)が、次いで、最上層(C1)まで層(C1+1)上に配置されており、前記最上層(C1)が、ゼロ深さ(Yo=0)の表面と深さY1における前記層(C1)の底部との間に含まれ、全ての層が、>1の場合は次の上位層(Ci-1)の基部の深さYi-1、又はi=1の場合はYO)と、前記層(Ci)の基部の深さYiとの間に含まれることと、
-前記方法が、前記最上層(C1)の表面上に芝を設置する第2のステップを含み、前記最上層(C1)が、前記第1のステップ中にその決定的な位置に配置されると、前記芝の前記設置が、種子を播種することによって実施されるか、又は草を基材の層上で事前に栽培することによって事前に実施することができ、前記基材は、次いで、前記芝がその表面上に事前に栽培され、かつ根がその中に設置された、同じ厚さの基材の体積を各々含むサブ要素の区画に切断され、これらのサブ要素が、前記構造(S)の前記建設を確定するために、輸送され、次いで最終的に収集かつ配置されることと、
-前記N層の中に、少なくとも1つのハイブリッド層(H)が存在することであって、前記少なくとも1つのハイブリッド層(H)が、
(i)合成補強要素を含む栽培基材、又は
(ii)前記ハイブリッド層(H)の空間を合成補強要素と共有する栽培基材のいずれかからなる、存在することと、
-前記方法が、前記構造(S)内の地下水面の圧力計レベルの深さ(Ppiezo)を管理し、前記地下水面からの毛細管流を使用して、前記芝の良好な水分補給を可能にするためのステップを含むことと、を特徴とする、方法。 - また、
-深さPTORであって、前記表面から前記深さPTORまでの前記芝根の酸素化範囲の深さであり、5cm以上であり、好ましくは5~15cmである、深さPTORと、
-前記根酸素化範囲内で必要とされる最小空気濃度θのうち、前記最小空気濃度が、5%以上、好ましくは5%~15%であること、を定義するためのステップを含むことと、
-前記芝の良好な水分補給を可能にし、かつ前記表面と前記深さPTORとの間の前記根の前記酸素化範囲内の前記根の良好な酸素化を確実にするために、前記構造(S)内の前記地下水面の前記圧力計レベルの前記深さピエゾが、最小深さPpiezoMINTORと最大値PpiezoMAXとの間で、少なくとも一部の時季にわたって維持され、それらが、以下の式:
-Ppiezo MAX≦2m
-Ppiezo MINTOR≧PMIN TOR=MAX[Zi+hc i drainage(Ei-θAIR MIN TOR)]1≦i≦n(PTOR)
(式中、n(PTOR)が、厚さPTORの最小の根酸素化スライス(TOR)を完全に又は部分的に上回る層の数である)を満たすこと、及び前記表面根酸素化スライス(TOR)に完全に又は部分的に含まれる層の定義として、Yi-1<PTORという事実を考慮することであって、それが、整数n(PTOR)≦Nを、式:
Yn(PTOR)-1<PTOR及びYn(PTOR)≧PTORである1≦n(PTOR)≦N
によって定義することを可能にし、式中、εiが、その原位置締固め状態における層(Ci)の特徴的な全多孔性であり、
式中、関数hc i drainageが、前記層(Ci)の理論的毛細管性をその原位置締固め状態で特徴付ける関数であり、飽和時の水濃度εiと萎縮点での水濃度との間に厳密に含まれる体積水濃度の値θwaterを有する関数として定義され、初期飽和状態からの準静的排水路上の厳密に減少する水濃度対毛細管圧力曲線上のθwaterに対応するcmで表される等価毛細管高さである、値hcdrainage(θwater)に対応する、考慮すること、
-i<n(PTOR)及びZn(PTOR)=PTORの場合、関係Zi=Yiによって、i≦n(PTOR)の場合、Ziを定義すること、を特徴とする、請求項1に記載の建設及び管理のための方法。 - -理論的な毛細管バランスで前記表面から5cmにおいて必要とされる最小夏季空気濃度θAIR MIN SUMMER 5cmを定義するステップであって、
θAIR MIN SUMMER 5cmが、10%を超える、定義するステップを含むことと。
-前記芝の良好な水分補給を可能にし、かつ前記表面付近の夏季空気濃度のこの要件を満たすために、夜間温度が18℃を超える時季に、以下の式が満たされるように、前記構造(S)内の前記地下水面の前記圧力計レベルの前記深さPpiezoを維持することであって、
Ppiezo≧Ppiezo AIR MIN SUMMER 5cm=5cm+hc j drainage(εj-θAIR MIN SUMMER 5cm)
式中、jが、5cm深さにおける点を含む層(Cj)の数である、維持することと、を特徴とする、請求項1又は2に記載の建設及び管理のための方法。 - ハイブリッド芝スポーツグラウンドであって、
-第一に、基部(F)上に配置された構造(S)を含み、前記構造が、
(i)積層された1≦i≦Nを有するN個の多孔質層(Ci)であって、最上部からの第1の層が、ゼロ深さYo=0の表面と、深さY1を有する層(C1)の基部との間にあり、全ての層が、i>1の場合には、次の上位層(Ci-1)の基部の深さYi-1、又はi=1の場合にはY0と、前記多孔質層(Ci)の基部の深さYiとの間にあり、N個の層の中に少なくとも1つのハイブリッド層(H)を有する、N個の多孔質層(Ci)、
(ii)根がこのハイブリッド層(H)に固定されている芝、
(iii)前記構造物(S)に水を導入するか、又は前記構造物(S)から水を除去するための、その中に地下水面を形成し、かつ、前記構造物(S)内の前記地下水面の圧力計レベルの深さ(Ppiezo)を管理するための手段(m)、を備えること、
-第二に、前記ハイブリッド層(H)が、(i)合成補強要素を含む栽培基材、又は(ii)前記ハイブリッド層(H)の空間を合成補強要素と共有する栽培基材のいずれかからなること、を特徴とする、ハイブリッド芝スポーツグラウンド。 - 前記根の最小酸素化のために、前記表面付近の空気濃度の要件に対処することを可能にするために、前記構造が、式:
YN≧MAX[Zi+hc i drainage(Ei-θAIRMINTOR)]1≦i≦n(PTOR)
-PTOR=5cm、及びθAIRMINTOR=5%であり、
-式中、εiが、その原位置締固め状態における前記多孔質層(Ci)の特徴的な全多孔性であり、
-式中、関数hC i drainageが、前記多孔質層(Ci)の理論的毛細管性をその原位置締固め状態で特徴付ける関数であり、前記関数hC i drainageが、飽和時の水濃度と、萎縮点での水濃度との間で厳密に構成される体積水濃度の値θwaterに、主排水曲線、すなわち、初期飽和状態からの準静的排水路上の毛細管圧力に対して毛細管平衡での厳密に減少する含水量曲線上のθwaterに対応するcmで表される等価毛細管高さである値hC i drainage(θwater)を関連付ける関数として定義され、
-式中、完全に又は部分的にPTORを上回る層の数n(PTOR)が、式:
1≦n(PTOR)≦N及びYn(PTOR)-1<PTOR及びYn(PTOR)≧PTORによって定義される整数である、を検証すること
-、i<n(PTOR)及びZn(PTOR)がPTORに等しい場合、式Zi=Yiによって、i≦n(PTOR)の場合、Ziを定義すること、を特徴とする、請求項4に記載のスポーツグラウンド。 - 前記構造(S)が、熱波の間に夏季疾患を促進しないように、前記表面付近の前記空気濃度の要件を満たすことを可能にするために、式YN≧5cm+hCj drainage(εj-15%)を検証することであって、式中、jが、点が5cmの深さに位置する層の数であり、εjが、その原位置締固め状態における多孔質層(Cj)の全多孔性特性である、検証することを特徴とする、請求項4又は5に記載のスポーツグラウンド。
- 前記ハイブリッド層(H)が、
-実質的に砂質の栽培基材(SUB sab)と
-合成補強要素(SYNT renf)であって、
(a)前記基材の製造中に前記基材(SUB sab)に断片化され、組み込まれ得るか、又は、
(b)前記基材(SUB sab)がすでに原位置に配置された後、前記基材に断片化若しくは継続され、原位置に組み込まれ得るか、又は
(c)プレイ層の場所に前もって原位置に配置された組織化された構造からなり、前記基材(SUB sab)自体が、その後、前記構造に組み込まれ得る、合成補強要素と、を備える、請求項4~6のいずれか一項に記載のスポーツグラウンド。 - 前記ハイブリッド層(H)が、以下の構成:
-前記合成補強要素(SYNT renf)が、繊維であり、前記基材(SUB sab)及び前記繊維が、予混合される、
-前記合成補強要素(SYNT renf)が、芝が配置されると、前記基材に組み込まれる長い繊維である。
-前記合成強化要素(SYNT renf)が、前記芝が設置されると、前記基材に組み込まれる長い繊維である。のうちの1つからなり、
前記合成要素が、合成カーペットであり、基材が、前記合成カーペットの糸の間に組み込まれており、次いで播種が行われて、最終的に本物の天然芝が成長する播種された合成カーペットを構成することを特徴とする、請求項4~7のいずれか一項に記載のスポーツグラウンド。 - 前記ハイブリッド層が、Radicaleという名称で販売されている前記基材からなることを特徴とする、請求項8に記載のスポーツグラウンド。
- プール構造であって、形成された基部(F)及び縁部と、前記形成された基部(F)上かつ前記構造(S)の下に配置され、前記プール構造物の前記縁部まで延びる不浸透性膜と、を備えたプール構造を有し、したがって、前記構造物(S)が、前記不浸透性膜によって外側から隔離されたその基部及びその垂直周縁部を有することを特徴とする、請求項4~9のいずれか一項に記載のスポーツグラウンド。
- 前記構造(S)の前記層のうちの1つが、Capillary Concreete社によってCapillary Concreeteというブランド名で販売されている、非常に透過性かつ非常に多孔質の両方である、非常に粗い多孔性を有する多孔質コンクリートからなることを特徴とする、請求項4~10のいずれか一項に記載のスポーツグラウンド。
- その前記構造が、5cm~200cmの厚さを有する毛細管貯蔵層上に配置され、かつ、その根の深さPROOFとその基部のPBASEとの間に位置する、10~40cmの厚さを有する基材層を含み、
-PROOF≧PMin及びPBASE=PMax
-前記毛細管貯蔵層が、天然の毛細管特性を有するか、又は、PROOFとPBASEとの間の地下水面の圧力計レベルにかかわらず、水が、その上に配置された前記基材の層に上昇することを可能にする好適な手段を人工的に追加することであって、毛細管流は、同じ深さにおける地下水面を有する中砂(250μm~500μm)に配置された同じ基材の上部での同じ蒸発需要に起因する毛細管流と少なくとも同等である、追加すること、を特徴とする、請求項4~11のいずれか一項に記載のスポーツグラウンド。 - 前記毛細管貯蔵層が、
-存在する場合、5cm~200cmの厚さを有する、200~800μmのD10を有する砂の層と、
-存在する場合、4~20cmの厚さを有するRadicaleという名称で販売されている基材の層と
-存在する場合、7cm~15cmの厚さを有するPermavoidという商標名で知られ、かつ販売されているタイプの容器の並置からなる層であって、前記容器が、垂直毛細管カラムの束を備え、空気充填された隙間を通って地下水面のレベルを上回る毛細管上昇を可能にする、層と
-存在する場合、7cm~150cmの砂利の層であって、前記砂利の層が、垂直毛細管カラム又は毛細管ウィックの束を備え、地下水面の上方の砂利の本質的に空気充填された多孔性から構成される毛細管バリアを通る毛細管上昇を可能にする、砂利の層と、
-存在する場合、5~15cmの厚さを有する、Capillary Concreete社からCapillary Concreeteというブランド名で販売されている製品の層と
-存在する場合、10~250cmの厚さを有する、Capillary Concreeteというブランド名で販売されている製品の層の下に位置する200~800μmのD10を有する砂の層と。
-サンゴ、チョーク、砕かれた木材、又は繊維のクラスター若しくはボール、Posidoniaの天然ボール、カーペットの断片などの、砕かれたか、又は断片の、硬質又は軟質繊維材料、天然又は人工の繊維材料で構成された層であって、全てが、凝集された構成要素と、前記凝集された構成要素内の毛細管網との間の高い大孔性を有する多孔質媒体を構成する、層と、を含む、1~7つの層の組み合わせを備えることを特徴とする、請求項12に記載のスポーツグラウンド。 - 前記毛細管貯蔵層が、この目的のために特に設計された人工毛細管貯蔵層であり、前記人工毛細管貯蔵層が、
-8cm~15cmの厚さを有する、Permavoidという商標名で知られているセルタイプの容器の並置からなる層であって、ボックスが、垂直毛細管カラムの束を備える前記層の上部から底部まで提供され、空気充填された隙間を通って地下水面のレベルを上回る毛細管上昇を可能にする、層か、
-又は5~15cmの厚さを有する、Capillary Concreete社からCapillary Concreeteというブランド名で販売されている製品の層のいずれかを備える、請求項12に記載のスポーツグラウンド。 - 前記毛細管貯蔵層が、この目的のために特に設計された、≧5cmの厚さを有する人工毛細管貯蔵層であり、その上に配置された前記栽培基材が、12cm~19cmの厚さを有することを特徴とする、請求項12に記載のスポーツグラウンド。
- 前記毛細管貯蔵層が、この目的のために特に設計された、≧8cmの厚さを有する人工毛細管貯蔵層であり、その上に配置された前記栽培基材が、13cm~22cmの厚さを有することを特徴とする、請求項12に記載のスポーツグラウンド。
- 前記毛細管貯蔵層が、この目的のために特に設計された、≧15cmの厚さを有する人工毛細管貯蔵層であり、その上に配置された前記栽培基材が、16cm~25cmの厚さを有することを特徴とする、請求項12に記載のスポーツグラウンド。
- 前記構造が、
-存在する場合、重複層の積層の最上部に位置する1~3cmの上部被覆層、
-4~20cmの厚さを有するRadicaleという名称で販売されている基材層、
-存在する場合、5cm~250cmの厚さを有する、Radicaleという名称で販売されている基材の下に位置する200~800μmのD10を有する砂の層、
-存在する場合、5~10cmの厚さを有するCapillary Concreete社からCapillary Concreeteというブランドで販売されている製品の層、
-存在する場合、10~250cmの厚さを有する、Capillary Concreete社からCapillary Concreeteというブランド名で販売されている製品の下に位置する200~800μmのD10を有する砂の層、の中から1~5つの層の組み合わせを備えることを特徴とする、請求項4~17のいずれか一項に記載のスポーツグラウンド。
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