(57)【要約】開放された水域上で植物を回復させるための浮揚システムが記載されている。この浮揚システムには、浮動装置と、植物を支えるように寸法付けられて構成されるとともに、浮動装置に対して接続されたマトリクスとが設けられていることが好ましい。また、システムが使用されるときにマトリクスを水面に対して昇降させ、それにより、システムの使用中に植物の根元部位の少なくとも一部が周期的に繰り返し水と接触されるとともに水から取り出されるようにする水接触手段も含まれている。
2006527984.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開放された水域上で植物を育てるための浮揚システムであって、
（Ａ）浮動装置と、
（Ｂ）植物を支えるように寸法付けられて構成されるとともに、前記浮動装置に対して接続されたマトリクスと、
（Ｃ）当該システムが使用されるときに前記マトリクスを水面に対して昇降させ、それにより、当該システムの使用中に植物の根元部位の少なくとも一部が周期的に繰り返し水と接触されるとともに水から取り出されるようにする水接触手段と、
を備える浮揚システム。
【請求項２】
前記水接触手段のサイクル時間を制御するための自動コントローラを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記マトリクスは、オープンフレームと、このフレームを横切って延びる植物を支えるための材料とを備える、請求項１に記載の浮揚システム。
【請求項４】
前記水接触手段は、
（ａ）バラストタンクと、
（ｂ）流体を（i）前記バラストタンク、（ii）前記浮動装置、または、（iii）（i）および（ii）の両方に対して流入出させるように寸法付けられて構成されるポンプと、
を備える、請求項２に記載の浮揚システム。
【請求項５】
前記植物が湿地草を備える、請求項２に記載の浮揚システム。
【請求項６】
前記湿地草がスパルティナ（Ｓｐａｒｔｉｎａ  ａｌｔｅｒｎｉｆｌｏｒａ）である、請求項５に記載の浮揚システム。
【請求項７】
当該浮揚システムの横方向の動きが制限されるように当該浮揚システムを固定するための固定手段を更に備える、請求項３に記載の浮揚システム。
【請求項８】
開放された水域のイン・シトゥーで水生湿地植物を回復させるための方法であって、
（Ａ）植物を支えるように寸法付けられて構成されるマトリクスに対して接続された少なくとも１つの浮動装置と、前記マトリクスを水面に対して昇降させるための水接触手段とを備える少なくとも１つの浮揚システムを水域上に浮かせるステップと、
（Ｂ）湿地植物を前記マトリクス内で吊り下げるステップと、
（Ｃ）前記水接触手段の作用により前記マトリクスを水面に対して周期的に繰り返し昇降させることによって、植物の根元部位の少なくとも一部に対する水の高さを変えるステップと、
を備える方法。
【請求項９】
自動コントローラを用いて前記水接触手段のサイクル時間を制御するステップを更に備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記浮揚システムを（i）水域の１箇所以上の土手、（ii）水域の底、または、（iii）（i）および（ii）の両方に固定するための手段に対して前記浮揚システムを取り付けることにより、水域上における前記浮揚システムの横方向の動きを制限するステップを更に備える、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
開放された水域のイン・シトゥーで水生湿地植物を回復させるための方法であって、
（Ａ）それぞれが請求項１に記載された複数の浮揚システムの１つ以上のマトリクス内に植物を配置するステップと、
（Ｂ）水域上で複数の前記浮揚システム同士を連結するステップと、
（Ｃ）１つ以上の前記浮揚システムを（i）水域の１箇所以上の土手、（ii）水域の底、または、（iii）（i）および（ii）の両方に固定するステップと、
を備える方法。
【請求項１２】
自動コントローラを用いて前記水接触手段のサイクル時間を制御するステップを更に備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記マトリクスおよび植物を除いて複数の前記浮揚システムを除去することにより、水生湿地植物を水域中に浮かせたまま残すステップを更に備える、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記植物が湿地草を備える、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記湿地草がスパルティナ（Ｓｐａｒｔｉｎａ  ａｌｔｅｒｎｉｆｌｏｒａ）である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記マトリクスおよび植物を除いて複数の前記浮揚システムの少なくとも１つを除去することにより、水生湿地植物を水域中に浮かせたまま残すステップを更に備える、請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも１つの土手の少なくとも一部を除去するステップを更に備える、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記植物が湿地草を備える、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記湿地草がスパルティナ（Ｓｐａｒｔｉｎａ  ａｌｔｅｒｎｉｆｌｏｒａ）である、請求項１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
[0001]この発明は、一般に、水中環境で陸生成物を栽培するためのシステムに関し、特に、湿地帯または開放された水域近傍の同様の領域で植物を回復させるためのシステムに関する。
【背景】
【０００２】
[0002]自然の健康な湿地植物は、多くの有利な機能を有している。これらの機能の一部として、堆積物（沈殿物）捕捉、栄養素変換、侵食制御、動物生育地を挙げることができる。このような植物の沈殿物の堆積によって形成される有機質土壌は、砂や粘土の堆積よりも長く湿気を保持する。また、このような植物は、様々な動物のための栄養源として、また、魚の卵のための孵化場所として機能することもできる。
【０００３】
[0003]人の存在および商業的開発の結果として、最近では、多くの湿地帯が生態学的なダメージを受けてきている。例えば、油やガスの堆積における調査の結果、油田運河の広範なネットワークが米国の湾岸領域の開放された水湿地帯の多くの領域にわたって広がっている。これらの人工の運河（用水路）は、潮汐水交換の不自然な変化に起因して、湿地の水文学的特性を著しく変えるとともに、海岸侵食を増大させると考えられる。不自然な潮の変動の影響を減らすために様々なプロジェクトが計画されてきた。これらのプロジェクトは、ダムの建設、選択的な浚渫、運河の縁に沿った不用堆積物の山の空所化変形などの取り組みを含んできた。潮の侵食を受けてしまった湿原や湿地帯の埋め立ておよび回復への他の対処法は、侵食された領域内に、掘り起こされた堆積物や草木のプラントプラグを単に埋め込むことであった。この手法は、多大な時間にわたって堆積物が過度に乾燥しており、あるいは、周囲の領域が高潮状態中に長い期間にわたって気付かずに氾濫するという点で問題がある。これらの状況は、健康な湿地のための生きた濾過システムとして機能し得る「フロトン（ｆｌｏｔｏｎ）」としても知られる植物の浮遊塊の形成をもたらさない。
【０００４】
[0004]したがって、水生植物の群生を維持する状態を確立して、健康な湿地植物を栽培でき且つ定着させることができ或いは回復させることができるようにするシステムの必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００５】
[0005]本発明は、特に開放された水域上で植物を育てるための浮揚システムを提供することにより、この必要性および他の必要性を満たす。システムは、（Ａ）浮動装置と、（Ｂ）植物を支えるように寸法付けられて構成されるとともに、前記浮動装置に対して接続されたマトリクスと、（Ｃ）当該システムが使用されるときに前記マトリクスを水面に対して昇降させるための水接触手段とを備える。このようにすれば、植物の根元部位の少なくとも一部は、当該システムの使用中、周期的に繰り返し水と接触されるとともに水から取り出される。
【０００６】
[0006]水面に対してマトリクスを繰り返し頻繁に振動させて、植物の根元を水中状態に繰り返し晒しその後に空気に晒すことにより、植物の成長に有益な刺激が与えられる。植物のこの刺激された成長は、意外に短い期間で且つ大きな経済的節約を伴って湿地回復プロジェクトを完了させることができるという付加的な利益をもたらす。理論に拘束されることなく、レドックス反応としても知られる還元状態と酸化状態とのサイクルの少なくとも一部に起因して、栄養素の急速な酸化が植物による栄養素の摂取を促し、その結果、成長が早まると考えられる。
【０００７】
[0007]本発明の好ましい実施形態においては、水接触手段のサイクル時間を制御するために自動コントローラが使用される。
【０００８】
[0008]本発明の他の好ましい実施形態は、開放された水域のイン・シトゥー（その現場）で水生湿地植物を回復させるための方法を提供する。この方法は、（Ａ）植物を支えるように寸法付けられて構成されるマトリクスに対して接続された少なくとも１つの浮動装置と、前記マトリクスを水面に対して昇降させるための水接触手段とを備える少なくとも１つの浮揚システムを水域上に浮かせるステップと、（Ｂ）湿地植物を前記マトリクス内で吊り下げるステップと、（Ｃ）前記水接触手段の作用により前記マトリクスを水面に対して周期的に繰り返し昇降させることによって、植物の根元部位の少なくとも一部に対する水の高さを変えるステップとを備える。
【０００９】
[0009]この発明のこれらの実施形態、他の実施形態、利点、特徴は、以下の説明、添付図面および添付の請求項から明らかである。
【発明の詳細説明】
【００１０】
[0030]前記図面のそれぞれにおいては、幾つかの図面間で同様の或いは機能的に同様の部分を示すために同様の番号および文字が使用されている。
【００１１】
[0031]ここで、図１Ａおよび図１Ｂから分かるように、この発明の好ましい実施形態は浮揚システム１０を備えており、このシステムは、浮動装置１４と、マトリクス１６と、水接触手段１８とを備える。図１Ａに示されるように、浮動装置１４は、円筒状のＳＴＹＲＯＦＯＡＭ（商標）発泡体から構成されたポンツーン（箱船）を備える。浮動装置１４にはマトリクス１６が架設されて取り付けられており、このマトリクス１６は、植物１２を支えるように寸法付けられて構成されている。マトリクス１６はオープンフレーム２４で構成されており、このオープンフレームは、フレーム２４を横切って延び且つ植物１２を支持する材料２６の上下で開放されており、それにより、本発明の動作の１つの段階中に、（図２Ａに示される）植物１２の根元部位２０の少なくとも一部が材料２６を貫通して開放された水域の水Ｗと接触できるようになっている。植物１２は任意の望ましいタイプの水生植物であってもよいが、本発明の好ましい実施形態において、植物１２は塩性湿地に生育するコードグラスとしても知られるスパルティナ（Ｓｐａｒｔｉｎａ  ａｌｔｅｒｎｉｆｌｏｒａ）である。
【００１２】
[0032]また、図１Ａには、チェーン３８と杭４２とから構成される固定手段３６も示されている。チェーン３８は、浮動装置１４と、開放された水域の土手Ｂに埋め込まれた杭４２とに対して取り付けられている。また、固定手段３６は、図１Ｂに示されるように水域の底Ｆに対して取り付けることができる。固定手段３６の作用は、水塊の表面上での浮揚システム１０の横方向の動きを制限する。
【００１３】
[0033]図２Ａから分かるように、浮揚システム１０は、植物１２の根元部位２０が水Ｗと接触できるように寸法付けられて構成されている。水接触手段１８は、空気が抜けた状態のバルーン構造体５０と、バルーン構造体５０に取り付けられたエアーコンプレッサ３４と、空気をバルーン５０から排出させることができるバルブ３２とを備えて示されている。水接触手段１８は、コンプレッサ３４により空気等のガスをバルーン構造体５０中に送り込み、その後、バルブ３２を開放させて空気をバルーン構造体５０から排出させることができるように寸法付けられて構成されている。このようにすると、マトリクス１６は水面に対して昇降される。水接触手段１８およびその構成要素の動作は、自動コントローラ２２によって制御される。図示される本発明の実施形態において、浮動装置１４は、バルーン構造体５０が基本的に空気を欠いているときにマトリクスを水面でほぼ保つことができる十分な浮力を維持する。ＭＳＬは平均海水位を示している。
【００１４】
[0034]図２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは、本発明の他の好ましい実施形態を詳細に示しており、これらの各実施形態は異なる水接触手段１８を有している。図２Ｂにおいて、水接触手段１８は、エアーコンプレッサ３４と、バラストタンク２８と、連結バルブ３２と、ブリードバルブ５２とを備える。エアーコンプレッサは、ここではエアータンクとして示されている浮動装置１４と流体連通している。浮動装置１４は、連結バルブ３２によってバラストタンク２８と流体連通している。ブリードバルブ５２は、バラストタンク２８と水との間の流体連通を可能にする。自動コントローラ２２は、エアーコンプレッサ３４およびバルブ３２、５２の作動および作動停止を制御する。浮動装置１４を水中で上昇させ、その結果としてマトリクス１６を上昇させる（すなわち、図１Ａに示されるようにする）ため、自動コントローラ２２は、（１）コンプレッサ３４を作動させて、圧縮空気を浮動装置１４内へと送り込み、（２）浮動装置１４とバラストタンク２８との間にある連結バルブ３２を開放させることにより、バラストタンク２８内への空気の流通を可能にし、（３）バルブ５２を開放させて、バラストタンク２８内の水の一部をブリードバルブ５２を通じて排出させることができるようにする。エアーコンプレッサ３４は、水面に対する浮揚システムの高さが適切な高さに達するまで作動し続ける。所望の高さに達すると、自動コントローラ２２により連結バルブ３２およびブリードバルブ５２が閉じられる。浮揚システムは、予め設定された適当な時間の間、この上昇位置に維持され、それにより、植物の根元部位が水から持ち上げられて空気に晒される。水接触手段１８の動作の下降サイクル中、自動コントローラ２２は、水接触手段１８の構成要素を制御して、（１）エアーコンプレッサ３４の動作を停止させ、（２）バルブ３２を開放させ、（３）バルブ５２を開放させることにより、バラストタンク２８の少なくとも一部を水で満たすことができるようにして、それにより、浮揚システムを水中で下降させる。したがって、植物の根元部位の少なくとも一部が水中に浸される。
【００１５】
[0035]図２Ｃは水接触手段１８および浮動装置１４を示している。本発明のこの実施形態において、浮動装置１４は中実のＳＴＹＲＯＦＯＡＭ（商標）発泡構造体を構成している。水接触手段１８は、バルーン構造体５０と、バルブ３２と、エアーコンプレッサ３４とを備える。自動コントローラ２２は、バルブ３２およびエアーコンプレッサ３４の作動および作動停止を制御して、バルーン構造体５０を周期的に繰り返し膨張および収縮させる。図示のように、バルブ３２が閉じられ、エアーコンプレッサ３４がコントローラ２２によって作動されることにより、バルーン構造体５０が膨張し、それにより、浮揚システムが水面に対して上昇される。下降サイクル（図示せず）においては、バルブ３２が開いて、空気が放出され、エアーコンプレッサ３４の作動が停止する。浮揚システムの重量により、バルーン構造体５０が収縮され、浮動装置１４によって及ぼされる浮力が水塊の表面上で浮揚システムを安定させるまで浮揚システムが水面に対して下降する。
【００１６】
[0036]図２Ｄでは、中実のＳＴＹＲＯＦＯＡＭ（商標）発泡体から構成される浮動装置１４およびバラストタンク２８の位置が互いに逆になっている。本発明のこの実施形態において、水接触手段１８は、ポンプ３０と、管路４０と、バラストタンク２８とを備える。下降動作中、ポンプ３０は、水をバラストタンク２８内へと圧送して、浮揚システムを下降させる。上昇動作中、ポンプ３０は、水をバラストタンク２８から吸い出し、それにより、浮揚システムを上昇させることができる。
【００１７】
[0037]図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄは、中実のＳＴＹＲＯＦＯＡＭ（商標）発泡体から成る浮動装置５４を備える水接触手段１８を示している。また、水接触手段１８は、ギア４６を駆動させるためのモータ５６とコネクタアーム４８とを備えており、コネクタアーム４８は浮動装置５４および浮動装置１４の両方に対して接続されている。浮動装置１４も中実のＳＴＹＲＯＦＯＡＭ（商標）発泡体によって構成されている。浮揚システムが図３Ａ、３Ｄに示されるように下降位置にあると、自動コントローラ２２がモータ５６の作動および作動停止を制御し、それにより、ギア４６、４６およびコネクタアーム４８、４８が浮動装置１４を浮動装置５４に対して「張り出し」位置へと回転させる。図３Ｂ、３Ｃに最も良く示される浮揚システムにおける上昇位置においては、浮動装置１４が浮動装置５４と垂直に並べられ、それにより、植物１２の根元部位が水から取り出される。
【００１８】
[0038]図４Ａ、４Ｂ、４Ｃに示される本発明の更に別の実施形態では、水接触手段１８およびフレーム２４が、開放された水域の底Ｆに埋め込まれたポストまたは杭４４、４４に対して接続される。図４Ａにおいて、水接触手段１８は、モータ５６とロープ６２、６２およびプーリ６０、６０から成るシステムとを備えており、マトリクス１６を上昇位置Ｒと下降位置Ｌとの間で移動させる。図４Ｂにおいて、水接触手段１８は、モータ５６と、互いに協働するピニオンギア４６およびラック６４とを備えており、マトリクス１６を上昇位置Ｒと下降位置Ｌとの間で往復させる。図４Ｃから分かるように、水接触手段１８は、ポンプ３０と、液圧シリンダ６８、６８と、液圧ライン６６、６６とを備える。自動コントローラ２２がポンプ３０の作動を制御し、ポンプ３０の作動により液圧シリンダ６８、６８がマトリクス１６を位置Ｒ、Ｌ間で昇降させる。この図においても他と同様に、ＭＳＬは、開放された水域の水位の一般的な平均海水位を示している。
【００１９】
[0039]図５Ａ〜図５Ｃに示されるように、本発明の好ましい実施形態は、ここでは用水路として示されている開放された水域Ｗのイン・シトゥーで水生湿地植物を回復させるための方法である。この方法は、植物１２を支えるように寸法付けられた構成されたマトリクス１６に対して接続された少なくとも１つの浮動装置１４と、水Ｗの表面に対してマトリクス１６を昇降させるための水接触手段１８とを水域Ｗ上で浮かせるステップを備える。湿地植物１２はマトリクス１２内で吊り下げられ、マトリクス１６は、水接触手段１８の動作により水Ｗの表面に対して周期的に繰り返し昇降される。このようにすれば、植物１２の根元部位２０の少なくとも一部に対して水の高さを変えることができる。
【００２０】
[0040]図５Ｄ〜図５Ｆは、図５Ａ〜図５Ｄの説明において前述した方法と基本的に同じ方法で、開放された水域Ｗのイン・シトゥーで水生湿地植物を回復させるための方法を備える本発明の別の実施形態を示している。図５Ｄ〜図５Ｆに示されるように、湿地植物１２を水域上で浮いた状態にしておくマトリクス１６および植物１２を除き、浮揚システムが取り除かれている。また、土手Ｂ、Ｂによって制限されていた通常の干潮および潮の流れを可能にするため、土手Ｂ、Ｂの一部が除去されている。植物１２が十分に成長すると、植物１２からの葉や茎の通常の「落葉落枝」が用水路の底Ｆへと落下し、用水路が経時的に望ましい有機質土壌で満たされるようになる。
【００２１】
[0041]図６は、この図では用水路として示された開放された水域Ｗのイン・シトゥーで水生湿地植物を回復させるための本発明の別の好ましい実施形態を示している。植物１２は、前述した複数の浮揚システム１０、１０の多くのマトリクス１６、１６内に配置されている、浮揚システム１０、１０は、ここではケーブルとして示されている連結手段６６、６６によって水域上で一緒に連結されている。浮揚システム１０は、固定手段３６、ここでは浮揚システム１０に対して取り付けられたチェーンおよび杭により用水路の土手Ｂに固定されて示されている。複数の浮揚システムを設けることにより、面積が大きな用水路を非常に効率的な方法で改善して回復させることができる。
【００２２】
[0042]この発明の実施対象物である開放された水域は、健全な水生植物の設置または復元によって利益がもたらされる任意の湖、小川、沼地、湿地、池、用水路、用水路システムであってもよい。
【００２３】
[0043]この発明の好ましい実施形態において、浮揚システム内に配置されて栽培される水生湿地植物は、植物の根が周期的に水中の環境に晒された後に空気に晒される状況下で良く成長する任意の様々な草木や芝生であってもよい。この発明の好ましい実施形態の実施において、そのように周期的に晒すことは、植物の根元部位の少なくとも一部が周期的に繰り返して水と接触し且つ水との接触が絶たれるようにマトリクスを浮揚システムが浮いている水面に対して昇降させることによって行なわれる。水生植物の根を水中に浸し且つ空気で乾燥させるこのような状態は、通常、干潮および潮の流れに晒される塩性湿地環境下で生じる。このような環境では、このような植物が平均海水位（“ＭＳＬ”）で最も良好に存在する。植物の昇降は本発明の特に有利な特徴を成す。これは、植物が高くて乾いた所に残されたまま放置されず常に平均海水位に維持されるためである。海岸浸食の問題を扱う先の試みにおいて、使用される１つの技術は、用水路を粘土等のある種の充填材料で単に満たして植物を配置することであった。このような技術は、植物の根が非常に長い間乾燥状態に晒され、その結果、植物が死滅するため、うまくいかないことが分かった。本発明は、自然の干潮および潮の流れと同様に根が十分な時間にわたって水中に浸されるようにしつつ成長を促すことができる十分な湿潤状態および乾燥状態の時間を周期的に繰り返すことにより、この欠点を解消する。このような望ましい潮間帯の植物は、一般に、かなりの期間にわたって水に浸されている湿地帯で見つけられる。観葉植物は、水を過剰に与えることにより死滅するが、湿地内で育つ植物は、酸素を植物の葉から根へと運ぶ「ストロー状の」組織を使用することにより、その根元領域に酸素を送り込むことができる。「乾燥および浸水」状態下で良く育つ植物は、一般に、常に水に浸されている植物よりも早く育つ。この発明の実施形態によって使用される植物が、幾つかのタイプの植物、特に特定の芝生を含み得ることは言うまでもない。本発明の植物を備える好ましいタイプのプラントは、潮間帯環境および湿地環境で耐えて急速に成長することができるとともに、Ｓｐａｒｔｉｎａ  ｐａｔｅｎｔｓ，  Ｊｕｎｃｕｓ  ｒｏｅｍｅｒｉａｎｕｓ，  Ｓｐａｒｔｉｎａ  ａｌｔｅｒｎｉｆｌｏｒａを含むが、これらに限定されない。ここで、スパルティナ（Ｓｐａｒｔｉｎａ  ａｌｔｅｒｎｉｆｌｏｒａ）は、特に米国の南湾岸領域に生息している。これらの草や植物の付加的な特徴は、これらが一般に塩水に対する高い耐性を有しているという点である。また、これらの草は、塩をその根元部位から葉へと移動させることにより、それらが成長する水中の塩分濃度を変えることができる。
【００２４】
[0044]この発明の好ましい浮揚システムを使用する場合、浮動装置は、浮揚システムが浮いている水域の表面に対して浮揚システムを上昇させる傾向にある任意のタイプの浮揚材料または構造を備えることができる。このような浮動装置は、これらに限定されないが、硬質セルラー発泡体から構成されるポンツーン、例えばＳＴＹＲＯＦＯＡＭ（商標）発泡体；ガラス繊維、金属、プラスチックまたはポリ塩化ビニルによって形成されるポンツーン；膨張可能なバッグ；膨張可能なバルーン；あるいは、浮揚システムに作用する浮力が変えられる際に空気等の適当なガスが構造体内に送り込まれ且つ構造体から送り出されるように寸法付けられて構成された構造体等の材料および装置から構成することができる。本発明の好ましい実施形態においては、ポンツーンが使用される。ポンツーンは、マトリクスおよび植物による水塊表面の最大被覆面積においてシステムの寸法が増大し得るように、伸縮部材を備えることができる。浮動装置は浮力を変えることができる。例えば、本発明の１つの好ましい実施形態において、浮動装置は、ガスコンプレッサに取り付けられる膨張可能なバッグを備える。システムの重量が植物の成長に伴う付加的な重量および例えばフジツボ等の任意の他のタイプの付加的な重量により経時的に増大すると、膨張可能なバッグに対して空気等の圧縮ガスを加えることにより浮動装置の浮力を増大させることができる。浮動装置の浮力を変えられるこのような能力は、植物の根元領域を水に接触させ且つ水から取り出すという効率的な循環動作を維持する浮揚システムの能力を高めることができる。
【００２５】
[0045]本発明のマトリクスは、植物を支えるように寸法付けられた構成された任意の適した構造または材料を備えることができる。望ましいテイプのマトリクス材料としては、有機系または合成系のメッシュまたは織布を挙げることができるが、これらに限定されない。本発明の好ましい実施形態において、マトリクスは、バーラップ等の半多孔有機材料から成る編みネット、バガスを有する圧縮ピート、編み竹またはロックウールを備える。この場合、ロックウールが最も好ましい。
【００２６】
[0046]この発明の水接触手段は、植物を保持するマトリクスを制御された態様で昇降させる多種多様なシステムまたは構成要素であってもよい。適した水接触手段としては、例えば、浮動装置（例えば１つ以上のバラストタンク）と流体連通する１つ以上のポンプを挙げることができる。この場合、１つ以上のポンプは、流体及び／又はガス（例えば空気）を浮動装置内に送り込み且つ浮動装置から送り出し、それにより、バラストタンクの浮揚レベルを制御することができる。また、水接触手段は、例えば、浮動装置に対する回転可能なカウンタウェイトと回転を引き起こすための電気モータとを有するアウトリガシステム、または、プーリおよびギアから成るシステム、ギアおよびラッチから成るシステム、または、浮揚システムが杭または支柱に取り付けられる際にマトリクスを昇降させるためのポンプおよび液圧シリンダを含むこともできる。
【００２７】
[0047]植物を水に接触させ且つ水から取り出すための周期的な繰り返し原理により、例えば、水接触手段がマトリクスを水面に対して下降させ、それにより、植物の根元部位の一部を水と接触させて水中に浸すことができることは言うまでもない。この接触期間は、６〜１２時間の範囲の持続時間であっても良く、好ましくは６時間である。水接触手段によってマトリクスが水面に対して上昇され、それにより、植物の根元部位の一部が水から持ち上げられると、接触期間に引き続いて、６〜１２時間の範囲の持続時間、好ましくは６時間の乾燥期間に入る。植物の根元部位の周期的な接触および乾燥のこのサイクルは、２４時間当り１〜２４回の範囲で繰り返されるが、２４時間当り２回の繰り返しが最も好ましい。
【００２８】
[0048]水接触手段のサイクル時間を制御するための自動コントローラは、１つ以上の電子及び／又はバッテリ作動のタイマを備えることができる。このようなタイマは、例えば、浮揚システムを構成する任意のコンプレッサ、モータ及び／又はバルブの作動および作動停止を制御することができる。また、自動コントローラは、必要に応じてコンピュータシステムを含んでいてもよい適当な電子装置を備えていてもよい。また、この発明の自動コントローラは、水及び／又は空気の温度、水の塩分濃度、水のｐＨ、水の導電率、水の伝導性、他の水の状態といったような状態を検出するための環境的で科学的なセンサから成る広範なネットワークを備えていてもよいことは言うまでもない。これらのセンサが関連するデータを得ると、このようなデータは、コンピュータに記憶され、敷地内または敷地外に表示され、コントローラの出力を支配してもよいコンピュータ論理に組み込まれ、及び／又は、望み通りに他の場所へ送信されてもよい。自動コントローラは、浮揚システムと一体に配置し、あるいは、浮揚システムまたはその任意の構成要素に対して取り付けることができ、または、コントローラは、任意の所望の場所、例えば水塊の土手上や、隣接して浮いているはしけ上に配置されてもよい。自動コントローラおよび水接触手段の構成要素のための電源としては、バッテリ、太陽エネルギ、風力、利用できる場合には従来の電気コンセント、発電機、あるいは、これらと等価な任意の電気的なソースを挙げることができるが、これらに限定されない。
【００２９】
[0049]本発明の好ましい実施形態においては、浮揚システムが水塊上で自由に浮くことができるが、本発明の他の好ましい実施形態においては、水域上での浮揚システムの横方向の動きが制限されるように、少なくとも１つの浮揚システムを水域の土手、水塊の底、あるいは、これらの両方に対してアンカーにより固定することができる。したがって、この発明の実施中に栽培された水生植物は、経時的にほぼ同じ場所に維持される。ここで使用されるアンカーという用語は、浮揚システムの横方向の動きを制限するための任意の装置、器具、または、システムを意味しており、例えば、土手や水底に埋め込まれた杭、棒および支柱に対して取り付けられるチェーン、ロープ、ケーブル、ワイヤ、ライン、つなぎ綱を含むことができる。アンカーのための構成材料としては、例えば、天然のロープ形成材料または合成のロープ形成材料、金属、プラスチックを挙げることができる。杭等の構成材料としては、例えば、木材、金属、プラスチックを挙げることができる。全ての事例において、選択される材料は、水および過酷な気候条件に晒されてもそれに耐える材料であることが好ましい。
【００３０】
[0050]この発明のバラストタンクは、任意の適当な形状および材料から成っていてもよい。バラストタンクを構成するためのこのような材料としては、金属、ガラス繊維、プラスチックを挙げることができるが、これらに限定されない。
【００３１】
[0051]開放された水域上で複数の浮揚システム同士を接続するための連結手段としては、例えば、金属、プラスチック、綿や麻等の天然物などといった多種多様な材料から構成されるチェーン、ロープ、ケーブル、ワイヤ、つなぎ綱を挙げることができる。
【００３２】
[0052]本発明の別の実施形態は、掘り起こされた１箇所以上の油田運河を含む湿地帯であって、その掘り起こされた土が用水路の両側に配置されて不用堆積物の山を形成する湿地帯に対して水生植物を回復させるための方法に関するものである。不用堆積物の山は、湿地帯内における通常の干潮や潮の流れを制限し、植物に有害な影響を与える。この発明の実施形態の実施において、スパレティナ草がマトリクス材料上に堆積されたこの発明の複数の浮揚システムは、用水路内で浮かされるとともに、所定位置に適切に固定される。草は、根元部位の昇降サイクルによって引き起こされる急速な酸化還元は能により、マトリクスを満たすように成長する。葉の自然な「落葉落枝」は、草から落ちて、用水路の底部の泥中に集まり始める。同様に、草は刈ることができ、カットされた草は用水路中へ落ち、それにより、用水路をバイオマスで満たすという究極の目的が達成される。浮揚システムの殆どの構成要素は、その後、「フロトン（ｆｌｏｔｏｎ）」または健康な草から成るバイオマスを所定位置に残すために除去される。不用堆積物の山も除去されると、健康な湿地草は湿地の広い領域にわたって広がる。特定の用途においては、フロトンが流れ出さないようにマトリクスを固定することが望ましい場合がある。
【００３３】
[0053]また、本発明は、例えば海上への石油流出といった水中への化学物質の流出及び／又は漏れを浄化するためのシステムおよび方法を提供するために使用できる。このような用途においては、マトリクスの昇降により、植物の根が望ましくない油で覆われるようになる。植物の根元を繰り返し昇降させることにより、油を空気に晒すことができ、その結果、より多くの揮発性油分を少なくとも部分的に蒸発させることができる。また、植物の根元を所望量の特定のタイプのバクテリア、例えば油をより環境に優しい誘導体へと分解する速度を大きく高めることで知られるバシラス菌やシュードモナスと接触させることもできる。したがって、植物の根元は、バクテリアが油と接触する場所を与えるとともに油の一部が蒸発するための場所を与えるという２つの目的を果たすことができる。これにより、別の方法よりも速く効率的に油を劣化させて除去することができる。
【００３４】
[0054]この発明のシステムの別の有利な用途は、例えば望ましくないレベルのカドミウム等の特定の物質を含有する水塊のバイオリミジエーションに関連している。適当な期間の後に植物を刈り取って除去することにより水塊からの望ましくない物質の除去の容易性を大きく高めるため、カドミウムまたは他の望ましくない物質を植物中で生物濃縮させることができる。
【００３５】
[0055]また、この発明の浮揚システムは、有利な方法で水塊の水文学的特性を変えることができる。マトリクスおよび植物は、主に「真水」から成る水域表面近傍の水領域を塩分濃度が低い状態に維持するように作用することができる。この真水領域は、例えば新鮮な雨水の自然な流出を遅くすることにより、干潮中および潮の流れサイクル中に１つ以上の浮揚システムによって維持することができ、したがって、他の水生生物にとって有利な主に真水から成る領域を維持することができる。塩分濃度がかなり高い水は、主に真水から成る領域の下側の領域において見出すことができる。
【００３６】
[0056]この発明は、その実施においてかなりの変化を与えることができる。したがって、前述した説明は、本発明を前述した特定の実施例に限定しようとするものではなく、また、限定して解釈されるべきではない。むしろ、網羅しようとするものが以下の請求項に記載されている。
【００３７】
[0057]以下の請求項において、ミーンズ・プラス・ファンクションクローズは、前述した機能を果たすようにここで説明した構造、構造的な等価物だけではなく、等価な構造体も網羅しようとしている。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１Ａ】開放された水域上に浮いている本発明の一実施形態の斜視図である。
【図１Ｂ】上昇位置にある図１Ａの浮揚システムの斜視図である。
【図２Ａ】下降位置にある図１Ａの浮揚システムの断面図である。
【図２Ｂ】浮動装置および水制御手段を示す本発明の一実施形態の断面図である。
【図２Ｃ】浮動装置および水制御手段を示す本発明の他の実施形態の断面図である。
【図２Ｄ】浮動装置および水制御手段を示す本発明の他の実施形態の断面図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態が下降位置で浮いている開放された水域の断面図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態が上昇位置で浮いている開放された水域の断面図である。
【図３Ｃ】水接触手段および浮動装置を示す本発明の一実施形態の断面図である。
【図３Ｄ】水接触手段および浮動装置を示す本発明の他の実施形態の断面図である。
【図４Ａ】上昇位置のマトリクスを示す開放された水域上で浮いている本発明の一実施形態の断面図である。
【図４Ｂ】上昇位置のマトリクスを示す開放された水域上で浮いている本発明の別の実施形態の断面図である。
【図４Ｃ】上昇位置にある本発明の浮揚システムを示す開放された水域上で浮いている本発明の一実施形態の断面図である。
【図５Ａ】マトリクスが上昇位置にある、開放された水域上で浮いている本発明の一実施形態の断面図である。
【図５Ｂ】下降位置にある図５Ａのマトリクスを示している。
【図５Ｃ】上昇位置にあるマトリクスおよび成長の成熟段階にある植物を示す図５Ｂの本発明の実施形態の図である。
【図５Ｄ】マトリクスおよび植物を除いて浮揚システムが除去された図５Ｃの本発明の実施形態の図である。
【図５Ｅ】水域の少なくとも２つの土手が除去された図５Ｄの本発明の実施形態の図である。
【図５Ｆ】本発明の一実施形態の実施により健康な水生湿地植物が得られた後における図５Ｅの本発明の実施形態を示している。
【図６】互いに連結された複数の浮揚システムの斜視図である。
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【図６】
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【国際調査報告】
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