(57)【要約】  地表面領域下の水分含有量を制御するためのシステムであって、前記システムは、凹部に設置可能であり、前記地表面領域は前記凹部上に配置され得る。前記システムは、実質的に不透水性の第１層と、多孔質の第２層と、前記第２層の水分レベルを制御するための手段を備えた給水制御ボウルと、を備える。システムは、前記給水制御ボウルからの液体を、前記第２層を介して、毛細管力によって移送可能であり、メンテナンスの簡単な効率の良い地表面下給水システムが提供される。このような給水システムを提供する方法も開示される。
2018534920.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地表面領域下の水分含有量を制御するための給水システムであって、前記システムは、凹部に設置可能であり、前記地表面領域は前記凹部上に配置され得るシステムであって、前記システムは、
前記凹部によって規定される容積から水が漏出することを防止するための実質的に不透水性の第１層と、
前記第１層の頂部上に展開される多孔質の第２層と、
前記第２層の水分レベルを制御するための手段を備えた給水制御ボウルと、
を備え、
前記給水制御ボウルからの液体を、前記第２層を介して、毛細管力によって、前記第２層の頂部上に配置された発根媒体の第３層に向けて移送可能である、
給水システム。
【請求項２】
前記多孔質の第２層は、セメントと粒子材料とを備える混合物である、
請求項１に記載の給水システム。
【請求項３】
前記粒子材料は、天然石を備える、
請求項２に記載の給水システム。
【請求項４】
前記粒子材料は、破砕骨材を備える、
請求項２に記載の給水システム。
【請求項５】
前記粒子材料は、粘土骨材を備える、
請求項２に記載の給水システム。
【請求項６】
前記給水制御ボウルは、当該給水制御ボウルに液体を追加する、及び／又は除去するためのポンプを備える、
請求項１乃至５のいずれかに記載の給水システム。
【請求項７】
前記多孔質の第２層の少なくとも一部分が、前記給水制御ボウル内に存在する液体と流体連通する、
請求項１乃至６のいずれか一項に記載の給水システム。
【請求項８】
前記給水制御ボウルは、前記凹部の周縁部において、当該凹部の側壁に隣接して配置され、前記側壁は前記不透水性の第１層で覆われる、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の給水システム。
【請求項９】
前記給水制御ボウルは、地表面レベルからアクセス可能な開口を備える、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の給水システム。
【請求項１０】
前記給水制御ボウルは、前記開口に対する気密シールを備える、
請求項９に記載の給水システム。
【請求項１１】
前記多孔質の第２層の少なくとも一部分が、少なくとも１つのドリップラインを更に備える、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の給水システム。
【請求項１２】
前記少なくとも一部分は、前記多孔質の第２層の少なくとも１つの第２部分より、鉛直方向において高いレベルに配置される少なくとも１つの第１部分である、
請求項１１に記載の給水システム。
【請求項１３】
実質的に不透水性の第１層を設けるステップと、
前記第１層上に多孔質の第２層を設けるステップと、
給水制御ボウルを設けるステップと、
前記第２層上に粒子サイズ断片の第３層を設けるステップと、
液体を前記給水制御ボウルに供給する、又はこれから除去することにより、前記第２層の水分レベルを制御し、これにより前記第３層の水分レベルが、前記第２層における毛細管力の利用によって制御されるステップと、
を備える方法。
【請求項１４】
多孔質の第２層を設ける前記ステップは、
セメントと粒子材料との第１混合物を設けるステップと、
第２混合物を形成するように、前記第１混合物を所定量の水に混合するステップと、
前記第２混合物の層を前記第１層の頂部上に設けるステップと、
前記第１層の頂部上に設けられた前記第２混合物の層を固化／硬化するステップと、を更に備える、
請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地表面領域用の給水システムに関する。より具体的には、本発明は、毛細管力の利用による地表面領域の給水を制御するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
給水システム及び給水方法は、何千年にもわたって常に発展してきた。効率的な水管理は、新たなシステムや方法が導入される際に、何度も全体的な目標となってきた。ディーゼルモータや電気モータの導入により、植栽地表面の給水（又は散水）に関して新しいコンセプトが可能とされ、手作業やコストの削減という点で進歩が重ねられてきた。水利用の効率を最大とする、すなわち、植物にそれが必要とする量の水を多くも少なくもなく供給し、同時に例えば蒸発による水のロスを最小にするための、より良い給水システム及び給水方法に対する必要性の増大が常に存在している。
【０００３】
このことは、深刻な旱魃に見舞われる地域であって、そのためにしばしば厳しい給水制限のある地域で特に重要である。更に、近年の世界の変化、すなわち、急激に増大する人口、全体的な経済成長、気候変動等を考慮すると、灌漑用水（地下水、地表面水）は、豊富な資源ではなくなりつつあり、灌漑用水は、たった半世紀前に考えられていたような「無限の資源」とはみなされ得ないため、効率を最大にする給水技術が強く必要とされている。
【０００４】
例えば、畦間灌漑、洪水（flood）、スプリンクラー、噴霧、地表面下、滴下（ドリップ）等の数種の給水技術が存在し、それぞれが固有の利点と不利点とを有する。水効率を最大化するという点では、地表面下給水システムが、地表面給水システム（例えば、スプリンクラー、レベル・ボウル（level basins）等）より好適であると言えるが、これは設置及び／又は維持に費用がよりかかることが多い。
【０００５】
更に、植物の根は、水分勾配の方向において成長することが示されており、したがって、水分レベルが地表面レベルよりも根の下方において高くあり続ければ、苗木（又は植物）は、より深い根系を張るであろう。これにより、地表面給水であるために浅い根系を有する苗木に比較して、非常に安定した丈夫な苗木となるであろう。
【０００６】
穿孔されたチューブ／パイプ、又はドリッパ／エミッタを有するチューブが、水を所定位置で分散するように利用される地表面下給水システムを設けることが公知である。このようなシステムの例は、例えばＵＳ５，５９０，９８０及びＵＳ２００８／００９８６５２に見られる。
【０００７】
しかしながら、このようなシステムは、非常に複雑でコストがかかることが多く、更に広い領域に水を完全に均一に行き渡らせようとすると、課題が多い。更に、これらのシステムには、しばしば著しく長いパイプやチューブが必要とされるが、これらは、メンテナンスや修理に手数がかかる場合がある。
【０００８】
したがって、優れた水利用効率や簡単なメンテナンスを実現すると同時にコスト効率を向上させる、地表面下に給水するための、又は植栽地表面に散水するための改良された方法及びシステムに対する需要が存在している。
【発明の概要】
【０００９】
したがって、本発明の目的は、現行のシステムの上述の欠点の全て又は少なくとも一部を軽減する地表面下給水システムを提供するための給水システム及び方法を提供することである。
【００１０】
本出願の文脈において、例示的な用語は、例、事例、又は実例として解釈されるものであることを理解されたい。
【００１１】
本目的は、添付の請求項に規定される地表面下給水システムを提供するシステム及び方法により達成される。
【００１２】
本発明の第１態様によれば、地表面領域下の水分含有量を制御するための給水システムであって、前記システムは、凹部に設置可能であり、前記地表面領域は前記凹部上に配置され得るシステムであって、前記システムは、
前記凹部によって規定される容積から水が漏出することを防止するための実質的に不透水性の第１層と、
前記第１層の頂部上に展開される多孔質の第２層と、
前記第２層の水分レベルを制御するための手段を備える給水制御ボウルと、
を備え、
前記給水制御ボウルからの液体を、前記第２層を介して、毛細管力によって、前記第２層の頂部上に配置された発根媒体の第３層に向けて移送される給水システム、が提供される。
【００１３】
したがって、給水システムは、多孔質の第２層を有効に有することにより、毛細管力を利用して、液体（例えば水又は液肥）を広大な地表面に、そして多孔質層の上部に配置された発根媒体（例えば土壌又は砂）の第２層に植えられた植物の根まで効果的に且つ均一に行き渡らせることにより、効率的な地表面下の給水を可能とする。したがって、本発明は、広大な領域に過剰な配管／配管配置を実施する必要性、及びポンプを作動させるための過剰なエネルギの使用に対する必要性を減少させる。以下に、本発明を、給水システムにおいて利用される液体として水に関して主に説明するが、本発明を制限する意図は全くない。当業者には、本発明の概念が土地や作物の成長を支援する又は援助するのに利用可能な同等のあらゆるタイプの液体に容易に適用可能であることが理解される。
【００１４】
本発明は、例えば、芝生の馬場、ゴルフコース、ティーグラウンド、芝地、競技場等のフィールド領域の下方に多孔質材料からなる均一に展開した層を配置して毛細管力を利用すれば、非常に効率的で簡単な地表面下給水システムを提供し得るであろうという認識に基づいている。多孔質材料は、例えば、セメントと、例えば本件出願人であるスウェーデン王国モルンダルのキャピラリー・コンクリートＡＢにより市販されているキャピラリー・コンクリート（商標）等の粒子石材料との混合物であり得る。キャピラリー・コンクリートは、本件出願人によるＰＣＴ出願のＷＯ２０１２／０３６６１２に記載されており、参照により本明細書に組み込むこととする。多孔質材料層は、例えば井戸や容器等の給水制御ボウルに直接接触するようにして載置され得る。これにより、水をボウルに追加する、又は除去することによって多孔質材料層内の水分のレベルを制御することが可能となる。水は、多孔質材料に直接接触していてもよいし、或いは、ポンプや同等の装置を用いて、多孔質材料と（例えば導管を介して）少なくとも流体連通していてもよい。
【００１５】
更に、本件発明者は、給水システムが設置可能な地中の凹部／掘削孔であって、次いで多孔質層が設けられる又は配置される凹部／掘削孔が、第１層／例えばプラスチック等の不透水性の薄膜でライニング（内張り）されていれば、周囲の土壌からの適切な隔離が達成されるだけでなく、給水制御ボウル及び多孔質層を用いて、自然発生的な水（例えば雨や雪）を回収して利用することも可能となる、ということを知見した。例えば、水分レベルが、例えばある程度の降雨後、（所定のレベルに比較して）過度に高いと判断された場合、水が不透水性ライナに維持されると、そのうちに、給水ボウルの水位が上昇する、及び／又は多孔質層の検出された水分レベルが増加することになるが、これにより、ポンプがボウル内の水のうちのいくらかを除去するように作動され得る。この目的は、多孔質層の水分レベルを減少させることで上部の植物（例えば芝生）に十分な量の水が移送されるように維持し、こうして上部の植物が水浸しになるリスクを減少させることである。ポンプによって水を除去することに代えて、又はこれに追加して、給水ボウルは、給水制御ボウル内の適切な位置に配設された単数又は複数の流出孔又は流出パイプを有し得る。例えば、単数又は複数の流出孔／パイプが、所定の高さに配設され得る。これにより、所定の最高水位が維持され得る。したがって、水位が所定の最高を超えた場合、水が、給水制御ボウルから流出孔／流出パイプを介して簡単に流出する。流出孔／流出パイプは、例えば流出パイプの位置を決定する制御アームと機械的に係合したモニタを配置することにより、遠隔制御可能に構成され得る。流出孔又は流出パイプは、例えば、水の氾濫に対する保護機構として機能し得る。
【００１６】
更に、不透水性材料でライニングすることは、底面をライニングすることだけでなく、給水システムが設置される所望の容積の「壁」、例えば凹部の壁をライニングすることも含み得ることを理解されたい。これにより流体又は水が「側壁」を介して、すなわち凹部により画成される容積（底部及び側部）から漏出することが同様に防止される。第１層は、例えば蒸発によって水が上方へ漏出することを防止できないが、当業者にはこのような専門知識が想定される。広大な地表面領域に給水する所望の効果を得るための穿孔パイプやチューブは必要とされないが、本発明の地表面下給水システムは、上部に存在する粒子サイズ断片（例えば土壌又は砂）の給水／気化を加速するように、多孔質層内又はその真下に（そして不透水性層上に）少なくとも１つの穿孔パイプを備え得る。穿孔パイプは、多孔質層内又はその下に配置される単独のパイプであり得る。或いは、多孔質層内又はその下に配置される穿孔パイプのグリッドであり得る。
【００１７】
したがって、本発明の概念による給水（散水）システムは、ゴルフコースのパッティンググリーン等の植栽地表面の根系の水分レベルを正確に制御する非常に有用且つ単純な方法を提供する。給水制御ボウルから除去された雨水は、例えば貯水池又はこれに類する他の場所に貯留され、後に水分レベルが過度に低いと判断された場合に再び導入され得る。しかしながら、これに代えて又はこれに追加して、給水ボウルは、余剰／滞留液体が貯留される別箇の区画を有し得る。
【００１８】
更にまた、地中の凹部や掘削孔について多く言及したが、本発明のシステムは、他の同等の目的にも、例えば、地上プランターや隆起したガーデニング花壇等、地上のキャストを作成して本システムをこのようなキャストに設けたい場合にも、容易に適用可能であることを理解されたい。更に、地中の凹部や孔に関する説明は、システムが設置される前の領域の外見を説明する用語であることが意図されており、システムが一旦設置されれば、当該凹部や孔はもう見ることはできないことを意味している。
【００１９】
例示的な実施形態によれば、多孔質の第２層は、セメントと粒子材料とを備える混合物である。混合物は、次いで、第１の不透水性層の上部に供給され得る第２混合物を形成するように、所定量の水と混合され得る。これにより、所望領域の表面に多孔質層を適用して展開することが容易となる。第２混合物は、第１層に適用された後に、固化又は硬化され得る。これにより、固化層を水が通過して流れることを許容する多孔質層が得られる。粒子状材料は、例えば粒子状石材料、破砕石、砂利、スラグ、セラミック、プラスチック、金属、ガラス又は粘土等の建設用骨材（集合体）として使用可能ないずれの粒子状材料であり得る。粘土骨材の例は、ＬＥＣＡ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｘｐａｎｄｅｄ  Ｃｌａｙ  Ａｇｇｒｅｇａｔｅ（光エキスバンド粘土集合体））球体である。
【００２０】
例示的な本実施形態は、第２混合物が、排水、つまり水が通過して流れることを許容する丈夫な多孔質（固化）層を形成し得るため、有利である。したがって、水が植栽領域の表面に蓄積するリスクが減少する。植栽領域が例えば競技場である場合、水が表面に蓄積すると非常に不便でなことがある。更に、固化層（すなわち、固化後の第２混合物）は、例えば雨により、長期間にわたって水にさらされる場合があるが、亀裂に関連してよくある問題が生じることはない。なぜならば、固化層は、ひびが入ったとしてもシフトしないため、あらゆる植栽地表面に対して安定した基盤を依然として提供する。また、本発明によるシステム（及び方法）は、競技場の設立を容易としつつ、競技場の寿命を長くし、且つ、少なくとも設置に必要とされる手間や材料に関して従来技術の方法よりもコスト効率が良い。
【００２１】
固化又は硬化は、本文脈において通常の意味を有することが意図されており、換言すれば、第２混合物の層が層内での化学反応によって固まるプロセスを意味する。
【００２２】
他の例示的な実施形態において、給水制御ボウルは、液体を給水制御ボウルに追加する及び／又はこれから除去するためのポンプを備える。これにより、多孔質層の水分レベルの制御が容易となり、水分レベルを検出するための少なくとも１つのセンサと組み合わせれば、給水システムは完全に自動とされ得る。単数又は複数のセンサは、給水ボウル内の水位を監視し且つ検出する単数又は複数のセンサ／測定機器であり得る。或いは、多孔質層内の、又は土壌／砂の上部層内の水分レベルを単数又は複数の地点で検出する単数又は複数のセンサであり得る。
【００２３】
少なくとも１つのセンサ／測定機器が給水ボウル内の水位を監視し且つ検出するように使用される例において、システムは、多孔質層の少なくとも一部分が水と直接接触するように構成／配設され得る。これにより、水において多孔質層のより多くがより高い水位でカバーされ、多孔質層の、次いで上部の発根媒体（例えば土壌又は砂）の水分レベルが効率的に増加する。このため、水位センサが所定値に比較して水位が過剰に高いことを検出した場合、このデータ／情報がオペレータ又はコンピュータに送信され、オペレータ又はコンピュータは、水位を低下させて多孔質層及び上部の土壌／砂層の水分レベルを効果的に低下させるように、ポンプを起動して給水ボウル内の水のうちのいくらかを除去することができる。
【００２４】
更に他の例示的な実施形態において、多孔質の第２層の少なくとも一部分が、前記給水制御ボウル内に存在する液体と流体連通している。これにより、毛細管力を利用して、例えば水である液体を多孔質層に行き渡らせることが、コスト効率的且つ簡単な態様において可能とされる。多孔質層の一部を継続的に水と流体連通した状態に、又は直接接触した（水に浸漬した）状態を維持することにより、水を上部の土壌／砂層及び関連する植物の根に行き渡らせることができ、これにより、穿孔又は開口チューブを有する過剰な配管の必要性が減少する。なぜならば、水の移送は、多孔質層それ自体によって実施されるからである。本文脈において流体連通するとは、給水制御ボウルが多孔質層から離間しているけれども、給水制御ボウルと多孔質層の一部とを連結する何らかのパイプが存在し、これにより流体が多孔質層の当該部分と給水制御ボウルとの間で自由に流通することとして理解されたい。給水制御ボウルは、不透水性層により画成される容積の外側に配置され得るけれども、流体を多孔質層に不透水性層を介してパイプを通じて供給可能である、という意味である。
【００２５】
他の例示的な実施形態によれば、給水制御ボウルは、凹部の周縁部において、前記凹部の側壁に隣接して配置され、前記側壁は前記不透水性の第１層で覆われる。給水制御ボウルを所望の給水領域の縁部付近に配置することにより、給水制御ボウルのメンテナンスが容易とされ得るとともに、（植栽）地表面領域に対する干渉が最小とされ得る。例えば、所望の給水領域がゴルフコースやティーグラウンドである場合、オペレータは、ゴルフコースやティーグラウンドから一歩も出ることなく、給水制御ボウル及び関連する部品を修理したり点検することができる。更に、給水制御ボウルを周縁部に配置することは、審美的にも有益である。なぜならば、植栽地表面は、不自然な部品を使用せずに設けられ得るからであう。これに対して、スプリンクラーシステムが使用される場合、スプリンクラーノズルを地表面領域全体に亘って数箇所に設置しなければならない。
【００２６】
他の例示的な実施形態によれば、給水制御ボウルは、地表面レベルからアクセス可能な開口を備える。これにより、給水システムのメンテナンス／監視や修理が更に容易になる。なぜならば、オペレータ又はユーザは、地中に孔を掘る必要なく容易に給水制御ボウルにアクセスすることができるからである。本発明による給水システムは、給水制御ボウルへの及びこれからのパイプ又はチューブ以外にいかなる配管も使用せずに構成することができるため、全ての通常のメンテナンス及び／又は修理は、給水制御システム内で、或いはその付近だけで実施される（給水制御ボウルへの又はこれからのパイプやチューブはメンテナンスしやすいかもしれないが、本発明のシステムの一部ではない）。給水制御ボウルは、更に、給水システムの制御に関連するバルブ、測定機器、及び他の共通部品を更に備え得る。しかしながら、水位又は湿度レベルの制御及び監視は、遠隔地からも実施され得る。
【００２７】
他の例示的な実施形態によれば、給水制御ボウルは、前記開口に対する気密シールを備える。上述の地表面レベルからアクセス可能な給水制御ボウルの開口は、好適には蓋かカバーが設けられ得る。開口をカムフラージュするように、この蓋には、更に芝生片又は類似物が設けられる。更に、蓋／シール／カバーもまた気密であり得る。これは、オペレータ又はユーザが植栽地表面の土壌の排出を望む場合に有用である。気密シールを有するとともにポンプ（例えば真空ポンプ）を作動させて給水制御ボウルから排水及び排気することにより、結果として、水及び空気が、多孔質層及びその上にある土壌／砂から排出されることになる。液体及び空気を排出することは、例えば冬場等の大気温度の低い期間に植物を保存するために特に有用である。水及び空気の全てを土壌／砂から排出することにより、植物は、零度未満の温度にずっとよく耐えるようになり、これにより関連する芝生／苗木／作物を、より長期間に亘って保存することができる。すなわち、植え直す必要が減少する。
【００２８】
他の例示的な実施形態において、前記多孔質の第２層の少なくとも一部分が、少なくとも１つのドリップラインを更に備える。ドリップラインは、液体を多孔質層の全面／容積に容易に行き渡らせるように、すなわち、給水を支援するように、多孔質層の真下又は真上に設置され得る。ドリップラインは、また気化のためにも使用され得る。特に、これは、多孔質層が完全に水平な場所に配置できず、その少なくとも一部分が、前記多孔質の第２層の少なくとも１つの第２部分より鉛直方向において高い位置にある場合に有用であり得る。このような状況／場所において、例えば、多孔質層が配置される凹部の表面が凹凸のある起伏表面である場合、毛細管力は、重力に打ち勝って水を多孔質層の全ての部分に移送するほど強くない。このようなとき、水が土壌／砂に、そしてその後凹凸上に位置する土壌／砂内にある植物の根に移送されることを保証するように、単数又は複数のドリップラインが凹凸に設置され得る。
【００２９】
本発明の他の態様によれば、
実質的に不透水性の第１層を設けるステップと、
前記第１層上に多孔質の第２層を適用するステップと、
前記第２層に流体的に接触する給水制御ボウルを設けるステップと、
前記第２層の頂部上に粒子サイズ断片の第３層を設けるステップと、
液体を前記給水制御ボウルに供給する、又はこれから除去することにより、前記第２層の水分レベルを制御し、これにより前記第３層の水分レベルが、前記第２層における毛細管力の利用によって制御されるステップと、
を備える地表面下給水システムを提供するための方法、が提供される。
【００３０】
本発明の態様には、上述の本発明の第１態様として説明したのと同様の利点及び好適な特徴が存在し、逆もまた同様であり、上記の及び下記の利点及び好適な特徴が、本発明の両態様に存在することを意味する。
【００３１】
例示的な一実施形態によれば、多孔質の第２層を設ける前記ステップは、
セメントと粒子材料との第１混合物を設けるステップと、
第２混合物を形成するように、前記第１混合物を所定量の水に混合するステップと、
前記第２混合物の層を前記第１層の頂部上に設けるステップと、
前記第１層の頂部上に設けられた前記第２混合物の層を固化／硬化するステップと、を更に備える。
【００３２】
本発明の以上の及び他の特徴は、以下に説明する実施形態を参照して更に明らかになるであろう。
【００３３】
例示を目的として、添付図面に示される実施形態を参照しつつ、本発明を以下に更に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態による給水システムの概略全体図。
【図２】本発明の他の実施形態による、不透水性層内に配置された給水制御ボウルの概略全体図。
【図３】本発明の他の実施形態による給水システムの概略部分断面図。
【図４】本発明の更に他の実施形態による地表面下給水システムを提供するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下の詳細な説明において、本発明の好適な実施形態を説明する。しかしながら、特に規定のない限り、異なる実施形態の特徴は実施形態間で交換可能であり、様々に組み合わせ得ることを理解されたい。以下の説明において、本発明の更なる理解のために多くの具体的な詳細事例が記載されるが、当業者には本発明がこれらの具体的な詳細事例以外にも実施され得ることが明らかであろう。他の例において、本発明を不明瞭なものとしないように、周知の構成や機能が詳細に説明しない。
【００３６】
図１に、例えばゴルフコースや芝地等の地表面領域における凹部又は掘削部に設置された給水システム１の概略図が示される。給水システムは、例えばプラスチックシート、ゴムシート、又は同等のシート、或いは薄膜材料等の実質的に不透水性の層３であって、圧縮路床１０に設置された不透水性層３を備える。更に、給水システム１の設置が意図される土地の気候に応じて、絶縁層（図３の３５）が、不透水性層３の下方及び／又は周囲に設けられ得る。更に、多孔質層５が、不透水性層／薄膜３の頂部に設けられる。例示的な一実施形態において、多孔質層３は、セメントと、本件出願人であるキャピラリーコンクリートＡＢから市販されているキャピラリーコンクリート（商標）等の粒子状石材とを含む（コンクリート）混合体である。給水システムは、土壌／砂の含水量を正確に制御することが望まれ得る馬術施設又は競馬場等の乗馬用アリーナや馬場においても使用され得る。
【００３７】
多孔質層５がセメントを含む混合物であるときの例示的な実施形態において、セメントは水硬性セメントであり得る。これは、固化中に、水硬性セメントは、混合体の含水量から独立して生じる水和化学反応によって硬化するので、水中であっても常に雨天にさらされていても硬化し得るという理由で有利である。代替例として、セメントは、ポルトランドセメント又は混合セメントであり得る。
【００３８】
図１は、更に、圧縮路床１０中の凹部又は窪みの周辺端部に配置された給水制御ボウル７を示す。或いは、給水制御ボウル７は、使用目的に応じて、窪み又は凹部内のいずれの場所にも配置され得る。給水制御ボウル７は、多孔質層５の水分レベル、及び、結果として上部の土壌／砂層１６の水分レベルを制御するように使用されることが意図されている。給水制御ボウル７は、多孔質層５に面する開口部（例えば、図２における参照符号２０）であって、多孔質層５の一部が給水制御ボウルに収容された液体（例えば、水）の容積に直接接触することを許容する開口部を備え得る。したがって、多孔質層５の水分レベルは、多孔質層５の一部に接触している液体の量、すなわち水位に依存するであろう。例示的な実施形態及び給水制御ボウル７の特徴について図２及び３を参照して、より詳細に説明する。
【００３９】
更に、一連のドリップライン１２が、図１の給水システム１に示される。図示のように、ドリップライン１２は、凹部の地表面レベルより高い、又は凹部の基底面の高所（頂点又は凸部とも称され得る）に配置されている。これは、高所の上部の領域／容積が給水されることを確保するためである。なぜならば、いくつかの例において、液体を給水制御ボウルから移送する毛管力は、高所より上部の領域／容積に給水するように重力を乗り越えることができない場合があるからである。また、図面は、圧縮路床１０の適切な排液を目的として不透水性層３の下方に配置された排液パイプ１４を示す。路床内の地表面下排流器１４は、過度に湿った地盤状態であって地下水レベルを構造物より下方に降下させる必要がある場合のみ存在する。給水システムは、使用目的に応じて、単数又は複数の排液パイプ１４を備え得る。好適な排液システムは、重力タイプである。これは、固定地表水（standing surface water）がない状態で多量の降雨を扱うのに最も経済的であることが多い。余剰の水は、水を給水制御ボウル７に追加するように使用されるソースと同一であり得る現場タンクに導かれてもよく、こうして水のリサイクルが可能とされる。
【００４０】
図２は、本発明の実施形態による斜視からの給水制御ボウル７の概略全体図である。給水制御ボウル７は、地中の凹部又は窪みに配置され、例えばポリエチレンシート、又は当分野で公知の同等の材料等の不透水性材料の層３により覆われている。給水制御ボウル７は、更に、給水制御ボウル７に液体を追加する及び／又はこれから液体を除去するためのポンプ２１を備える。更に、ポンプは、離間したタンクに連結されるパイプ２３に連結される。図面には１つのポンプ２１と１つのパイプ２３のみが示されているが、これは本発明の概念を明瞭にすべく用いられるものでしかなく、本発明を制限するものとみなされない。複数のポンプ２１及びパイプ２３が設けられ、それぞれがシステムにおいて、液体の追加、液体の除去、肥料の追加、排液等の特定の目的を有し得る。更に、水位又は湿度センサ２５が、図面に概略的に示されている。
【００４１】
更に、給水制御ボウル７の開口２０が示されている。開口２０は、給水制御ボウル７に収容された液体と多孔質層５（図２に不図示。図１又は図３を参照）との直接的な接触を形成するように使用されることが意図されている。、システムが設置される際に、多孔質層は開口２０を完全に覆いつつ、多孔質層５の実質的にいかなる部分も開口２０を介して給水ボウルに突出しないように配置されなければならない。給水ボウル７が開口２０を有する例示的な実施形態をより明瞭に示すように、多孔質層５は図２では省略されている。更に、多孔質層５は、孔２０の外縁を介した液体の漏出が実質的に有り得ないようにして、開口２０を覆うことが意図されている。
【００４２】
図３は、本発明の実施形態による給水システムの部分断面図である。同図において、給水制御ボウル７は、波線で示す水等の液体３１を収容している。給水制御ボウル７における開口２０の意図された機能が理解されるであろう。液体３１は、多孔質層５の一部に直接接触しており、これにより、多孔質層の全容積への、次いで、上部の土壌１６又は砂１６への、矢印３３により示される毛細管力を利用した水の移送が容易とされ得る。水位（水位とは、給水制御ボウルに収容された液体の、液面及びその位置に対する量を表す一般的な用語として使用される）を一定に維持することにより、例えば、センサ２５の入力に基づいてポンプ２１を制御することにより、多孔質層５の水分レベルは、一定時間後に、上部の植物の必要に応じて平衡に達する。更に、多孔質層５は、常に湿潤状態に維持され得る。これは、植物の成長と健康に有益である。
【００４３】
したがって、水位を上昇させてこれを高い水準に維持することにより、多孔質層の水分レベルが増加し、これにより上部の植物に供給される液体３１の量が増加する。同様に、水位が低いと、水分レベルが低下し、これにより上部の植物に供給される液体の量が減少する。本発明のシステムは、種々の苗木及び植物の根系を取り囲む粒子サイズ断片１６（又は、本文脈において発根媒体１６とも称される）内の水分レベルを非常に正確に制御することを可能とする。
【００４４】
或いは、給水制御ボウル７は開口２０を有さず、多孔質層５の水分レベルは、例えば地下に適切に配置されたノズル又はジェット（図示せず）から、液体を多孔質層５に直接噴霧してこれを濡らすことにより制御される。ノズル又はジェットは、例えば給水制御ボウル７から突出していてもよい。給水制御ボウル７は、ノズル又はジェット用のポンプを収容するように更に使用され得るとともに、メンテナンスのための容易なアクセスという特徴を更に可能としている。
【００４５】
図４は、本発明の実施形態による、地表面下給水システムを知恵強するための方法を記載するフローチャートである。第１ステップにおいて、実質的に不透水性の第１層３が設けられる（１０１）。次に、多孔質の第２層５が第１層３の頂部に設けられる（１０３）。また、給水制御ボウル７が設けられる（１０５）。給水制御ボウル７は、利用目的及び必要性に応じて、多孔質の第２層５の設置の前に又は後に配置され得る。次に、多孔質層５を、芝生等の植物が設けられ得る粒子サイズ断片（例えば、土壌又は砂）で覆う（１０７）。多孔質層５の水分レベルの制御（及び、ひいては上部の植物の給水）（１０９）は、給水制御ボウル７に存在する液体の量を制御することにより実施され得る。これは、例えば、図３を参照して説明したように、多孔質層５が収容された液体と直接接触している場合に適用可能である。こうして、水分レベルは、給水制御ボウル７に液体を追加する（１１０）ことにより、又はこれから液体を除去する（１１１）ことにより、効率的に制御される。
【００４６】
本発明を、特に有利と思われる運動競技場等の芝生で覆われた地表面に関して開示した。しかしながら、本発明は、他の植物が植えられた地表面、及び特に農作物や植林に給水するために実現され使用され得る。
【００４７】
本発明を、特定の実施形態に関して説明した。しかしながら、給水システムのいくつかのバリエーションが想定可能である。例えば、より大きい地表面領域に、本発明による数個の給水システムが設けられ得る。ここで、それらすべてが、同一の場所から制御され監視される。更に、給水がセンサ及び測定機器からの入力に基づいて完全に自動化され得る、或いは完全に手動化され得る。すなわち、特定の状況や必要性に応じて、給水制御ボウルに液体が手動で追加され及び除去される。これら及び他の明白な変形例は、添付請求項に規定された本発明の範囲にあるとみなされなければならない。上述の実施形態は、本発明を制限するものではなく例示としてのものであり、当業者は添付請求項の範囲を逸脱せずに多くの代替的な実施形態を設計し得ることに留意されたい。請求項において、括弧内の参照符号は請求項を制限すると解釈されるべきでない。「備え／備える」という単語は、請求項に一覧表記された以外の他の要素又はステップの存在を排除しない。単数の要素は、複数の要素の存在を排除しない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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