TWI627329B - Desert water system - Google Patents

Abstract

一種沙漠造水系統，為針對沙漠氣候地區所設計而建置於地表鋪 面的造水系統，主要包括設有一預埋有水箱的沙質層，該沙質層上覆蓋有一鎖濕布，鎖濕布上方鋪設有一級配層，並於該級配層內部襯設有一防水布，且級配層上方佈設有多個中空狀的透水管，透水管底端直接貫穿防水布而直立地插埋於級配層中，並施以混凝土漿灌注而建構成一透水層；藉此，不僅可快速將雨水滲透至沙質層中儲存以供後續利用，同時亦可將空氣導入級配層中，並利用冷凝效應於防水布底面凝結成冷凝水，以達到自動造水的功效。所述防水布為一不透水材料。

Description

沙漠造水系統

本發明是有關於一種建置於地表鋪面的沙漠造水系統，尤指一種具有自動冷凝造水功效的鋪面結構設計，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%的表面是覆蓋在水下，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相對增加，再加上生態的破壞及環境的污染，讓水資源變成一個極為重要的全球議題，而在世界許多地方，對水的需求已經超過水資源所能負荷的程度，倘若再不採取任何措施的話，將陷入嚴重的缺水危機，恐造成巨大災難，以致於作物無法收成，生態系統崩壞，疾病和貧困問題皆可能進一步惡化，因此當務之急不僅須善用並節約的珍惜水資源，同時亦重視天然水資源的開發利用，共同推動永續發展的水資源建設更是刻不容緩。

而針對不同地區所面臨的水資源狀況亦不大相同，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沙漠地區的需求，並利用其 日夜溫差大的氣候特性，積極研發改進，設計一種極適合該地區的造水系統以供利用。

因此，本發明的主要目的在於提供一種建置於地表鋪面的沙漠造水系統，不僅可讓雨水快速下滲進一步儲存，同時亦能利用冷凝效應達到免耗電自動造水以供利用的目的。

為達上述目的，本發明所建置的沙漠造水系統，為由鋪設層結合一透水層由下而上所鋪設而成，所述鋪設層結合一透水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，並由不織布所覆蓋，另於透水層下方至少設有一鎖濕布，具有可防止水氣蒸發的地層保濕功效。該鋪設層襯設有一防水布，防水布並鋪設於鎖濕布上方；而該透水層為將多個中空狀的透水管直立的佈設於級配層上方，且於透水管底端直接貫穿級配層內部的防水布而插埋於級配層中，並將多個透水管周緣施以混凝土漿灌注以建構具排水功效的透水層。藉此，當雨水下到地面時，利用透水管將雨水快速滲透至地底，並儲存於水箱中以供利用；此外，亦可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鋪設層的防水布下方，並應用冷凝效應於防水布底面凝結成冷凝水，進而達到免耗電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。所述防水布為一不透水材料。

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。

10‧‧‧沙質層

11‧‧‧水箱

12‧‧‧透孔

13‧‧‧不織布

14‧‧‧鎖濕布

20‧‧‧級配層

21‧‧‧防水布

30‧‧‧透水層

31、31a‧‧‧透水管

32‧‧‧上連結架

33‧‧‧下連結架

34‧‧‧塞蓋模板

35‧‧‧植草盒

36‧‧‧盒蓋

37‧‧‧混凝土漿

38‧‧‧底板

39‧‧‧盒體

311‧‧‧熱導管

312‧‧‧階級段

313‧‧‧卡環

314‧‧‧斜面卡榫

321‧‧‧套環

322‧‧‧短管

331‧‧‧環體

332‧‧‧肋條

341‧‧‧塞體

391‧‧‧凹槽

第1圖為本發明沙漠造水系統的立體示意圖。

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圖為本發明沙漠造水系統的剖視圖。

第4圖為本發明沙漠造水系統另一剖視圖。

第5圖為本發明沙漠造水系統實施應用示範例圖。

第6圖為本發明於地底土壤層加設熱導管實施範例圖。

第7圖為本發明透水層的另一實施範例圖。

第7a圖為本發明第7圖實施例的局部放大示意圖。

第8圖為本發明第7圖實施例的剖視圖。

第9圖為本發明第7圖實施例的另一剖視圖。

請參第1~3圖所示，本發明的沙漠造水系統建置於地面為一透水鋪面結構，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，圖中實施例造水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，鋪設時於內部預先埋設有水箱11，於水箱11上方設有多個的透孔12，透孔12頂面則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，且於沙質層10上覆蓋有一層鎖濕布14，該鎖濕布14具有水分流向逆止作用，可令水下滲至鎖濕布14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，於中間襯設有一防水布21，並鋪設於沙質層10的鎖濕布14上方，使防水布21與鎖濕布14間介隔著級配層20土方，而該級配層20可採用當地現地土方，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之外，亦可混摻其它對環境無害可作為鋪設物的級配料等元素而鋪設。所述防水布為一不透水材料。

該透水層30，為一透水鋪面結構，為將多個中空狀的透水管31直立的佈設於級配層20上方，且透水管31底端直接貫穿級配層20的防水布21，令透水管31底端的開口部插埋於防水布21下方的級配層20中，於多個中空狀的透水管31周緣並施以混凝土漿37灌注以建構成一具有排水功效的透水層30。

此外，本較佳實施例中，該透水管31更可通過上連結架32、下連結架33的結合，而建構成一架體結構而佈設於級配層20上方，且透水管31頂端蓋設有與管體位置相互搭配的塞蓋模板34，待混凝土漿37灌注成型後再將該塞蓋模板34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32、下連結架33則為具有多個鏤空槽的框架，並於上連結架32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321，且各套環321上方設有貫通的短管322，又為了免施工灌注混凝土漿37堵塞各透水管31，因此於塞蓋 模板34底面更設有多個可密合於短管322內緣的塞體341，另下連結架33於鏤空槽周緣對應處設有環體331，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37時造成滑動，另於下連結架33鏤空槽內部更設有肋條332作強度上的連結。

本發明所建置的沙漠造水系統，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32、下連結架33的鏤空槽內設置有呈透空狀的植草盒35，而植草盒35上方則設有直接對應的設置於該塞蓋模板34中的盒蓋36，待混凝土漿37灌注成型後再將塞蓋模板34及盒蓋36予以拆除，並選擇性的(當所設製的植草盒尺寸較大時)於植草盒35內填置土壤，並種植綠化的草皮等，以完成該透水層30的建構。若當所設製的植草盒35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35內，可讓塵土直接進入植草盒而讓原生植物直接由植草盒35內自然長出，亦可達到綠化的功效。

藉此，當地面降下大量雨水時，則可藉由該鋪面透水管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，以減少地面積水，同時亦能補充地底的溼氣及水份，以保持植草盒35內土壤溼潤度，並可供予其土壤的養份，令植草盒35內植物生長得更加茂盛。

另，本發明的沙漠造水系統最主要為利用日夜溫差大的沙漠氣侯特性，於夜晚時因地表面受到白天的高溫日照，使得透水層30透水鋪面結構以下鋪設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，自然地將冷空氣向下導入級配層20內的防水布21下方，並應用冷凝效應汲取空氣中的水份，而於防水布21底面凝結成冷凝水，進而達到自動冷凝造水的功效。

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底端一樣直接貫穿沙質層或級配層的防水布21，令透水管31底端的開口部插埋於防水布21下方的沙質層或級配層中，同樣可達到於防水布21底面凝結成冷凝水，自動免耗費能源即可造水的功效。所述防水布為一不透水材料。

請參第6圖示，如圖所示本發明更可於防水布21下方暨該鎖濕布14上方增設有熱導管311(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，則使熱導管311具有優異的熱超導性能；將熱導管311佈置於防水布21下方與鎖濕布14間的鋪設層中，該鋪設層可單獨由沙質層構成，或單獨由級配層構成，再使熱導管311的延伸腳桿穿過鎖濕布14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，達到能夠快速溫度熱傳導 的角色；使得當夜晚沙漠大氣環境溫度驟冷時，通過熱導管311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311可引導地底土壤"較低"的土壤溫度向上，使得防水布21下方與鎖濕布14間的鋪設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。所述防水布為一不透水材料。

請再參第7~9圖所，為本發明沙漠造水系統的另一實施例，也是由鋪設層結合一透水層由下而上所鋪設而成，其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。另於實施時，該鋪設層可單獨由沙質層構成，或單獨由級配層構成，同樣的亦可採單獨由沙質層10結合透水層30或由級配層20結合透水層30由下而上的鋪設。

而本實施例主要為將該透水層3()設有一框料架構，框料架構可單獨設有透水管31a，或單獨設有盒體39，或同時設有透水管31a及盒體39，所述的透水管31a頂部設呈封閉狀，並以適當間距呈間隔狀的直接設於一底板38上，且該透水管31a管體底部向下延伸穿凸於底板38，另於管體旁側的底板38上方凸設多個開口朝下的盒體39，又於透水管31a與盒體39頂部板體處皆設有突破結構，以建構成一框料架構並佈設於級配層20上方，同時使透水管31底端開口部直接貫穿而插埋於防水布21下方，或使透水管31底端開口部設於防水布21上方(圖無視出)，再於該框料架構上施以混凝土漿37灌注，並待混凝土漿灌37注完成後，再將其頂部的突破結構予以擊破，即可建構成具排水(如第8圖所示)及植草盒功效(如第9圖所示)的透水層30。所述防水布為一不透水材料。

藉此，則可通過透水管31a迅速將雨水導入地底下方並滲入 水箱11內儲存以供後續環保再生利用，有效形成水資源的搜集，同時亦能補充地底的溼氣及水份，以保持盒體39內土壤溼潤度及可供予其養份，而令植物生長的生長更加茂盛。

再者，上述框料架構的突破結構為指的是容易藉由簡單手工器具將封閉的頂部施工成開放狀的頂部態樣(如第8、9圖所示)，此突破結構包括可將頂部板體製呈較薄的薄頁狀結構，而易於二次加工時輕易擊破，或板體頂部設有迴圈狀凹槽391(如第7a圖所示)，當於施壓時即可輕易擊破頂部板體而取出。另外，亦可將凹槽391設於頂部板體底面，即透水管31a與盒體39內壁與頂板交界處位置，同樣的可獲得相同的功效。

綜上所述，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。

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的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

Claims (5)

1. 一種沙漠造水系統，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，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；該防水布，為一不透水材料，鋪設於鎖濕布上方，且佈置於透水層的下方；該透水層，通過多個中空狀的透水管佈設於沙質層上方，而透水管底端直接貫穿防水布直立地插埋於沙質層中設置，並於多個中空狀的透水管周緣施以混凝土漿灌注，進而建構成具排水功效的透水層；藉此，不僅將雨水滲透至底層，同時亦將空氣直接導入防水布下方的鋪設層中，並利用冷凝效應於防水布底面凝結成冷凝水，達到自動造水的功效。
2. 一種沙漠造水系統，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，於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；該防水布，為一不透水材料，鋪設於鎖濕布上方，且佈置於透水層的下方；該透水層，通過多個中空狀的透水管佈設於級配層上方，而透水管底 端直接貫穿防水布直立地插埋於級配層中設置，並於多個中空狀的透水管周緣施以混凝土漿灌注，進而建構成具排水功效的透水層；藉此，不僅將雨水滲透至底層，同時亦將空氣直接導入防水布下方的鋪設層中，並利用冷凝效應於防水布底面凝結成冷凝水，達到自動造水的功效。
3. 一種沙漠造水系統，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，鋪設於沙質層的鎖濕布上方，且該級配層襯設有一不透水材料製成的防水布；該透水層，通過多個中空狀的透水管佈設於級配層上方，而透水管底端直接貫穿級配層內部的防水布直立地插埋於級配層中設置，並於多個中空狀的透水管周緣施以混凝土漿灌注，進而建構成具排水功效的透水層；藉此，不僅將雨水滲透至底層，同時亦將空氣直接導入防水布下方的鋪設層中，並利用冷凝效應於防水布底面凝結成冷凝水，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沙漠造水系統，其中於防水布下方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。
5. 如申請專利範圍第1至3項其中任一項所述的沙漠造水系統，其中該透水層具有一框料架構，並於框料架構的周緣施以混凝土漿灌注，進而建構成具排水功效的透水層，該框料架構可單獨設有透水管，或單獨設有盒體，或同時設有透水管及盒體。