TWI627328B - Improve water shortage environment - Google Patents

Abstract

一種改善缺水環境造水系統，為針對缺水環境地區所設計而建置 於地表鋪面的造水系統，主要包括設有一沙質層，該沙質層上覆蓋有一鎖濕布，鎖濕布上方鋪設有一級配層，級配層上方則設有一透水層，該透水層將多個中空狀的透水管直立地佈設於級配層上方，且於透水管管壁設有多個穿孔，透水管外部套設有一開口朝下的筒狀套管，使得筒狀套管與透水管管壁間形成一夾層空間，將透水管底端及套管底端皆設呈開放狀開口埋設於級配層中，並施以混凝土灌注；藉此，所建構具排水功效的透水層，將地面上空氣導入夾層空間內，並凝結成冷凝水達到自動造水的功效，使水滲透至底層所設水箱中儲存以供再利用。

Description

改善缺水環境造水系統

本發明是有關於一種建構於地面的透水鋪面構造兼自動造水系統，尤指一種可將地面上空氣自動導入地面下而凝結成冷凝水，儲存以供利用的改善缺水環境造水系統設計，特別適用於日、夜溫差大且雨水少的熱帶沙漠氣候地區。

地球約有71%地表面是覆蓋在水下，但於總水量中淡水約只佔2.5%，而最方便也最可能被人類運用的淡水量尚不及其1%，且工業的發展和人口的激增，使得人類對淡水的需求大增，再加上生態的破壞及環境的污染，讓水資源保護變成一個極為重要的全球議題。而每個地區各自面臨著不同的水資源維護狀況，在世界許多地方，對水的需求已經超過水資源所能負荷的程度，因而陸地水資源量的珍惜更值得給予高度重視，如熱帶沙漠氣候地區，因年雨量少甚至可能多年無雨，且日夜溫差大，白天日照強、氣溫高、濕度小以及風速大，故土壤水份蒸發相當快速，導致該等地區經常處於水源匱乏狀態，因此水資源的開發更為極其需要。

有鑒於此，本發明人乃針對上述需求，並利用其日夜溫差大的氣候特性，積極研發改進，設計一種改善缺水環境造水系統，由自然環境中免耗費能源即自動製造水，並儲存水份以供利用。

因此，本發明的主要目的在於提供一種改善缺水環境造水系統，不僅可讓雨水快速下滲進一步儲存，且於夜晚大氣環境空氣較低溫時，可將冷空氣導入地下透水層所設的夾層空間內，並凝結成冷凝水達到免耗電自動造水的功效，且於地層中鋪設有一鎖濕布，達到冷凝水下降通過該鎖濕布後，能保存於鎖濕布地層以下供再利用。

本發明的另一目的在於提供一種改善缺水環境造水系統，在於日間大氣環境空氣較高溫時，亦可將熱空氣導入地下透水層所設的夾層空間內，使得與地底較低的溫度相互形成冷凝效應，並凝結成冷凝水達到免耗電自動造水的功效，並於地層中鋪設有一鎖濕布，達到冷凝水下降通過該鎖濕布後，能保存於鎖濕布地層以下供再利用。

本發明的再一目的在於提供一種改善缺水環境造水系統，於地底中埋設有一水箱，使本發明所冷凝形成的水可滲透至底層水箱中儲存以供再利用。

為達上述目的，為由人工地表面所建置而成，由鋪設層結合一透水層由下而上所鋪設而成，所述鋪設層例如單獨由沙質層與透水層或單獨由級配層與透水層由下而上所鋪設而成；或同時設置沙質層及級配層再外加一透水層採由下而上依序所鋪設而成。

其中，該沙質層下方或級配層下方，可選擇性預埋有一水箱，且水箱頂面設有多個透孔，各透孔上可鋪設有如不織布材料的攔沙元件所覆蓋；另於透水層下方設有一鎖濕布，具有可防止水氣蒸發的地層保濕功效。該鎖濕布可設於沙質層上，或是將鎖濕布設於級配層上。而該透水層為將多個中空狀的透水管直立地佈設於級配層上方，且於透水管管壁 設有多個穿孔，透水管外部則套設有一開口朝下的筒狀套管，使套管與透水管管壁間形成一夾層空間，將透水管底端及套管底端皆設呈開放狀開口，並將多個套管周緣施以混凝土灌注以建構具排水功效的透水層；藉此，當雨水落下到地面時，利用透水管快速將雨水滲透至地底，並儲存於地底水箱中以供利用；此外，更利用日夜溫差大的氣侯特性，將夜晚低溫的冷空氣通過透水管導入夾層空間內，並應用冷凝效應於管壁間凝結成冷凝水，進而達到自動冷凝造水的功效；且更能進一步使冷凝作用所製造的水滲透至底層水箱中儲存以供再利用。

本發明的其他特點及具體實施例可於以下配合附圖的詳細說明中，進一步瞭解。

A‧‧‧夾層空間

10‧‧‧沙質層

11‧‧‧水箱

12‧‧‧透孔

13‧‧‧不織布

20‧‧‧級配層

21‧‧‧鎖濕布

30‧‧‧透水層

31‧‧‧透水管

32‧‧‧套管

33‧‧‧上連結架

34‧‧‧下連結架

35‧‧‧塞蓋模板

36‧‧‧植草盒

37‧‧‧盒蓋

38‧‧‧混凝土漿

39‧‧‧熱導管

311‧‧‧穿孔

312‧‧‧階級段

313‧‧‧卡環

314‧‧‧斜面卡榫

331‧‧‧套環

332‧‧‧短管

341‧‧‧環體

342‧‧‧肋條

351‧‧‧塞體

第1圖為本發明透水鋪面結構的立體示意圖。

第2圖為本發明透水層架體結構的構造分解示意圖。

第2a圖為本發明透水層植草盒構造安裝示意圖。

第3圖為本發明透水鋪面結構的剖視圖。

第4圖為本發明透水鋪面植草盒的剖視圖。

第5圖為本發明透水鋪面實施應用示範例圖。

第6圖為本發明於地底土壤層加設熱導管實施範例圖。

請參第1~3圖所示，本發明的改善缺水環境造水系統由鋪設層結合一透水層由下而上所鋪設而成，包含建置於地面形成為一透水鋪 面的結構，圖中實施例該系統由下而上包括鋪設層設有一沙質層10、一級配層20，以結合一透水層30所構成。

該沙質層10，鋪設時於內部可預先埋設有一水箱11，於水箱11上方設有多個透孔12，各透孔12頂面設有攔沙元件例如不織布13所覆蓋，可阻擋住沙粒，而供雨水或冷凝水滲入底層水箱11中儲存供再利用。

該級配層20，與沙質層10之間襯設有一鎖濕布21，該鎖濕布21具有水分流向逆止作用，可令水當下滲至鎖濕布21下方的沙質層10後並使地層留住水份，能有效防止水氣的向上蒸發。該級配層20可採用當地的現地土方，或一般道路工程級配材料，包括設有砂石或泥土或碎石或混合透水混凝土等，另外亦可混掺其它對環境無害可作為鋪設物的級配料等元素，並經適度施壓而鋪設。

該透水層30，為一透水鋪面結構，將多個中空狀的透水管31直立地佈設於級配層20上方，且透水管31管壁可設有多個穿孔311，透水管31外部套設有一開口朝下的筒狀套管32，令套管32與透水管31管壁間形成一夾層空間A，並將透水管31底端及套管32底端皆設呈開放狀開口，較佳實施例為將透水管31底端及套管32底端皆埋設於級配層20中，再施以混凝土灌注以建構成該具有排水功效的透水層30。

此外，本較佳實施例中，透水管31及套管32更可通過上連結架33、下連結架34的結合而建構成一架體結構而佈設於級配層20上方，並於透水管31頂端蓋設有與管體位置相互搭配的塞蓋模板35，待混凝土漿38灌注成型後再將該塞蓋模板35移除。而其中所述的透水管31於管體上端設有一內縮的階級段312，且鄰近底端處則設有卡環313及斜面卡榫314，而上連結架 33、下連結架34則為具有多個鏤空槽的框架，並於上連結架33鏤空槽周緣板體下方設有多個可供透水管31階級段312套置的套環331，且各套環331上方設有貫通的短管332，又為了避免施工灌注混凝土漿38時堵塞各透水管31，因此於塞蓋模板35底面更設有多個可密合於短管332內緣的塞體351，另下連結架34於鏤空槽周緣對應處設有環體341，可供透水管31底端滑入並通過卡環313及斜面卡榫314的卡合固定，以避免施灌混凝土漿38時造成滑動，另於下連結架34鏤空槽內部更設有肋條342作強度上的連結。

本發明所建置的改善缺水環境造水系統，另外亦可採單獨由前述的沙質層結合前述的透水層由下而上鋪設而成；或亦可採單獨由前述的級配層結合前述的透水層由下而上鋪設而成，其不同的實施方法亦包括於本發明的專利範圍中；當單獨由前述的沙質層或單獨由前述的級配層，進而與前述的透水層鋪設建構成本發明時，所示的沙質層或級配層於內部可預先埋設有一水箱11，於水箱11上方設有多個透孔12，各透孔12頂面設有攔沙元件例如不織布13所覆蓋，可阻擋住沙粒而供雨水或冷凝水滲入底層水箱11中儲存供再利用，合先陳明。

請再參第2a、4、5圖所示，本發明亦可於上連結架33、下連結架34的鏤空槽內設置有呈透空狀的植草盒36，而植草盒36上方則設有直接對應地設置於該塞蓋模板35中的盒蓋37，待混凝土灌注成型後再將塞蓋模板35及盒蓋37予以拆除，並可於植草盒36內填置土壤，並種植綠化的草皮，以完成該透水層30的建構。若當所設製的植草盒36尺寸較小且不防礙人員腳底踩踏或車輛輪胎輾壓時，則可不必覆土於植草盒36內，可讓塵土直接進入植草盒而讓原生植物直接由植草盒36內自然長出，亦可達到綠化的 功效。

藉此，當地面上落下大量雨水時，可應用由該鋪面透水管31迅速將雨水導入下方級配層20，再進而下滲至更下方沙質層10中，並滲入水箱11內儲存以供後續環保再生利用，不僅可有效形成水資源的搜集，且亦可使地面獲得有效快速排水的功能，同時亦能減少地面積水，同時亦能補充地底的濕氣及水份，以保持植草盒36內土壤濕潤度，並可供予其土壤的養份，令植草盒36內植物生長得更加茂盛。

另，本發明的改善缺水環境造水系統最主要為利用日夜溫差大的缺水環境氣侯特性，於夜晚時因地表面受到白天的高溫日照，使得透水層30該透水鋪面結構以下地層內溫度與外界溫度產生高低差，如高於或低於地面上外界環境溫度，因此可利用透水管31及其穿孔311，自然的將空氣向下導入透水管31與套管32間所形成的夾層空間A內，且利用冷凝效應汲取大氣中的水份，而於管壁凝結成冷凝水，不僅讓地底的濕氣可保持植草盒36內土壤濕潤度，並可供予其土壤的養分，令該植草鋪面的草皮生長得更加茂盛，同時冷凝水亦可滲透至沙質層10水箱中11儲存，如此一來則可自然補充水箱中11水份以供再利用，進而達到自動冷凝造水的功效。再者，由於本發明於沙質層10及級配層20間設有鎖濕布21，因此能將滲透至沙質層10中的水份有效鎖住，以防止水氣的蒸發。

而本發明如單獨由沙質層10結合透水層30由下而上鋪設方式實施；或單獨由級配層20結合透水層30由下而上鋪設方式實施，各透水管31底端及套管32底端皆設呈開放狀開口，較佳實施例為將透水管31底端及套管32底端皆埋設於級配層20中，再施以混凝土灌注以建構成該具有排水功效 的透水層30。同樣可達到於透水管31與套管32間所形成的夾層空間A內，於管壁凝結成冷凝水，同樣達到自動免耗費能源即可造水的功效。

請參第6圖示，如圖所示本發明更可於透水管31底端及套管32底部下方區域暨其鎖濕布21上方增設有熱導管39(或稱熱管)，熱導管是一種具有快速均溫特性的特殊材料，其中空的金屬管體，使其具有質輕的特點，而其快速均溫的特性，利用其具有優異的熱超導性能，將熱導管39佈置於透水管31底端及套管32底部下方與鎖濕布21間的鋪設層中，該鋪設層可能單獨由沙質層構成，或單獨由級配層構成，再使熱導管39的延伸腳桿穿過鎖濕布21而插置入更底下的地底土壤中，達到將天然的地底溫度向上引導作用，擔任起快速溫度熱傳導的角色；使得當夜晚沙漠大氣環境溫度驟冷時，通過熱導管39可引導地底土壤"較高"的土壤溫度向上，或當白天沙漠大氣環境溫度炎熱時，通過熱導管39可引導地底土壤"較低"的土壤溫度向上，使得透水管31底端及套管32底部下方區域與鎖濕布21間的地層中冷熱溫差現象明顯，形成更高效的冷熱溫差冷凝造水作用。

本發明確實可達預期的目的，並可充份發揮實際的效益，且增進產業上的利用價值，確已符合專利申請的要件，爰依法提出專利申請，並盼早日准予專利以勵發明實感德便。

惟以上所述者，僅為本發明的較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作的簡單地等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

Claims (6)

1. 一種改善缺水環境造水系統，為由人工地表鋪面所建置而成，由鋪設層結合一透水層由下而上所鋪設而成，鋪設層設有一沙質層，其特徵在於：該沙質層，設有一防止水氣蒸發的鎖濕布，於沙質層中預埋有水箱，且於水箱上方設有多個透孔，透孔頂面設有攔沙元件覆蓋，將雨水或冷凝水滲透至底層水箱中儲存供再利用；該透水層，通過多個中空狀的透水管佈設於沙質層上方，外部則套設有一開口朝下的筒狀套管，令筒狀套管與透水管管壁間形成一夾層空間，同時使透水管底端及筒狀套管底端皆設呈開放狀開口，並於多個中空狀的透水管及筒狀套管周緣施以混凝土漿灌注，建構成具排水功效的透水層；藉此，利用多個中空狀的透水管將地面上空氣導入該透水層的夾層空間內，並利用冷凝效應於夾層管壁間凝結成冷凝水，達到自動造水的功效。
2. 一種改善缺水環境造水系統，為由人工地表鋪面所建置而成，由鋪設層結合一透水層由下而上所鋪設而成，鋪設層設有一級配層，其特徵在於：該級配層，設有一防止水氣蒸發的鎖濕布，於級配層中預埋有水箱，且於水箱上方設有多個透孔，透孔頂面設有攔沙元件覆蓋，將雨水或冷凝水滲透至底層水箱中儲存供再利用；該透水層，通過多個中空狀的透水管佈設於級配層上方，外部則套設有一開口朝下的筒狀套管，令筒狀套管與透水管管壁間形成一夾層空間，同時使透水管底端及筒狀套管底端皆設呈開放狀開口，並於多個中 空狀的透水管及筒狀套管周緣施以混凝土漿灌注，建構成具排水功效的透水層；藉此，利用多個中空狀的透水管將地面上空氣導入該透水層的夾層空間內，並利用冷凝效應於夾層管壁間凝結成冷凝水，達到自動造水的功效。
3. 一種改善缺水環境造水系統，為由人工地表鋪面所建置而成，由鋪設層結合一透水層由下而上所鋪設而成，鋪設層設有一沙質層及一級配層，其特徵在於：該沙質層，於沙質層上覆蓋有一防止水氣蒸發的鎖濕布，於沙質層中預埋有水箱，且於水箱上方設有多個透孔，透孔頂面設有攔沙元件覆蓋，將雨水或冷凝水滲透至底層水箱中儲存供再利用；該級配層，鋪設於沙質層上方；該透水層，為將多個中空狀的透水管直立地佈設於級配層上方，外部則套設有一開口朝下的筒狀套管，令套管與透水管間形成一夾層空間，同時使透水管底端及筒狀套管底端皆設呈開放狀開口，並施以混凝土灌注以建構具排水功效的透水層；藉此，利用多個中空狀的透水管將地面上空氣導入該透水層的夾層空間內，並利用冷凝效應於夾層管壁間凝結成冷凝水，達到自動造水的功效。
4. 如申請專利範圍第1至3項其中任一項所述的改善缺水環境造水系統，其中該透水層中的透水管為通過上連結架、下連結架的結合，而建構成一架體結構而佈設於級配層上方，且該上連結架、下連結架為具有多個鏤 空槽的框架，於鏤空槽內設置有呈透空狀的植草盒。
5. 如申請專利範圍第1至3項其中任一項所述的改善缺水環境造水系統，其中於透水管底端即套管底部下方區域暨其鎖濕布上方增設有熱導管，熱導管的延伸腳桿穿過鎖濕布而插置入更底下的地底土壤中，達到將天然地底溫度向上引導作用。
6. 如申請專利範圍第1至3項其中任一項所述的改善缺水環境造水系統，其中所述的中空狀的透水管，於透水管管壁設有穿孔。