水下儲水容器的製作方法
2023-05-19 08:14:26 2
專利名稱：水下儲水容器的製作方法
技術領域：
本發明的領域大體涉及用於儲存液體的容器，並且具體地涉及用於儲存水的水下容器。
背景技術：
水的儲存是城市環境下的具體問題。很多在沿海區域建立起來的城市環境有較高的降雨量。如果可以獲取和再利用從城市區域流出的城市暴雨形式的水，那麼可延遲或完全地取消建設更多水壩的需要。
橫跨河谷的水壩形式的集水是很普遍的。水壩的建造非常昂貴，且通常要佔據大片的有用的農業用地。這樣的水壩還摧毀了河谷中原有的生命，並且在人工湖中的植物體會導致從分解的植物體產生大量的溫室效應氣體。儘管在一些情況下，這些溫室效應氣體的產生可通過產生水電而抵消，通常而言不希望建造水壩。
在很多地理位置，淡水的水源通常位於相對靠近城市環境的地方，但是該淡水的水源可能不適於通過諸如水壩等的常規方式來獲取。例如，淡水的水源位於密集的城市區域100km以內是很普遍的。
如果有一種方式來獲取現有的位於或靠近城市區域的未利用的水源，並將這些水源用於這些城市區域的供水，那將是有利的。
發明內容
本發明的第一方面提供了一種存儲水的方法，包括在鹽水體內的淹沒位置中保持至少一個柔性存儲容器；設置與柔性存儲容器流體連通的陸地進口；並建立與柔性存儲容器流體連通的陸地出口，以釋放所存儲的水。
該方法所提供的優勢在於不用為水的存儲而佔據有用的土地。另一個優勢是較高密度的鹽水使得存儲水的自由液面在保持容器的鹽水的自由液面上方。這在從容器收回水時節約了大量的能量。
在本發明的一個實施例中，進口和出口通過共同的管道而與柔性存儲容器流體連通。該管道可使得來自進口和出口的流體彼此分隔開或在同一管道中。進口和出口也可以是同一個(即，在同一單元實現)。
在一種形式中，存在至少兩個柔性存儲容器，且這些容器通過互聯的歧管而彼此流體連通。
當可獲取多於一個水源時，本發明的實施例可構建多於一個的陸地進口，用於從例如河流、暴雨水道或雨水系統獲得水。
不同的水源通常具有不同的供應特性。例如，暴雨流水通常在很短的時間段提供大量的水。可通過提供與陸地進口流體連通的緩衝容器而增大這種情況下獲取的水量。當發生暴雨流時，可將過多的水流聚集在緩衝容器中，接著隨著時間過去而流到存儲容器中。
可通過多種方法中的一種而構成該緩衝容器。該容器可以是常規的混凝土容器，但是這樣的容器比較突出。可選地，如果情況允許緩衝容器可由陸地挖掘而形成。這提供了隱藏緩衝容器的優點。
該緩衝容器不是必須設置在海岸上。例如，其可設置在遠離存儲容器和/或遠離進口的山上或山腰上。
在一些情況下，所獲取的水的形式可能不適於作為飲用水。在這些情況下，本發明的實施例包括對陸地出口的水進行處理的附加的步驟。也可在進口進行處理。
在本發明的另一方面中，提供了一種用於許可使用所存儲的水的方法，其中許可的費用是基於陸地進口的上遊的獲取區域。可選地，該費用可基於在一定時間段通過陸地進口的平均水量。其它的可行的許可模型包括其中費用是基於存儲容器的最大存儲容量或者在一定時間段內該容量的利用的模型。
在另一方面中，本發明提供了在淹沒的水存儲系統中使用的柔性水存儲容器，包括柔性液體不可滲透的容器、至少一個歧管連接機構、位於容器內的至少一個歧管，至少一個歧管連接機構將至少一個歧管設置在當存儲容器排空時能保持水流的位置。
當從存儲容器獲取水時，歧管的設置是很重要的。在一些情況下，可在柔性存儲容器壁上形成袋，這些袋可阻止從存儲容器中提取出水。歧管的設置可減輕這種情況。
有幾種歧管的結構可方便從存儲容器中提取水。在一個實施例中，歧管被加長，而進入水流和排出水流在歧管的相對端進入和排出。在另一個實施例中，進入水流和排出水流通過不同的歧管進入和排出。
還可通過設置支架以阻止柔性容器的壁在存儲容器空的時候抑制水流，而方便從存儲容器中提取水。該柔性容器還可設置減壓閥，從而阻止過大的壓力對柔性容器的損壞。
在本發明的可選實施例中，容器還包括連接機構，其用於將柔性儲水容器與一個或多個其它的柔性儲水容器連接。該連接機構使得存儲容器可組裝為多個不同的結構。這些結構包括，例如，彼此相鄰地設置或者彼此疊加地設置。在一個具體的實施例中，該連接機構允許柔性儲水容器被設置並鎖定在蜂窩狀結構中。該蜂窩狀結構最小化了容器之間的空間，從而最小化了容器上生長海洋生物的空間量。另外，當容器為該結構時，該結構的外部容器保護內部容器不受到損壞。
在另一個方面，本發明提供了儲水系統，其包括多個柔性儲水容器，其中用於該容器或每個容器的歧管使用互連歧管而彼此互連。
在該系統的特定實施例中，將柔性儲水容器設置在蜂窩結構中。
在另一個實施例中，互連歧管與陸地進口和陸地出口中的任一個或兩者流體連通。
本系統的實施例還具有與陸地進口流體連通的緩衝容器。在適當時候，本發明的實施例可具有由陸地挖掘形成的緩衝容器。該系統的實施例還可具有與陸地出口(或甚至進口)連接的水處理工廠。
當將該系統的實施例設置在鹽水體中時，可將柔性儲水容器錨定位，以防止其移動到不適當的位置。此外，當柔性儲水容器在適當位置時，錨可防止大致漂浮的存儲容器移動的可能。
在另一個方面，本發明提供了一種儲水系統，其包括柔性存儲容器，其在使用中淹沒在鹽水體中；和陸地容器，其在使用中可設置在陸地上並與存儲容器流體連通，其中系統設置成對從存儲容器至陸地容器的水流沒有限制。
在特定的實施例中，在存儲的水的總量中，保持在鹽水體的自由液面上方的陸地容器中的水的量大約是所存儲在總量的2.5％。該保持在鹽水的自由表面上方的水的量可用於使水進入容器或作為水源的其它位置。還可通過鹽水體對柔性存儲容器的作用而將這樣的量保持在鹽水的自由表面的上方。
在特定的實施例中，可使用在來自陸地容器的水頭壓力將水壓入存儲容器中時被設置成注水狀態的閥門。在注水後，閥門被重新設置成排水狀態，其中保存的水頭壓力推動存儲的水通過輔助線路，使得所存儲的水的一部分被推至遠距離的位置。
將參考附圖對本發明的優選實施例以示例的方式進行說明，其中圖1A示出了儲水系統的第一實施例的剖視圖；圖1B示出了圖1A的儲水系統的俯視圖；圖1C示出了圖1A的儲水系統的剖視圖；圖2A示出了儲水系統的另一個實施例的剖視圖；圖2B示出了圖2A的儲水系統的俯視圖；圖3A示出了內陸結構的儲水系統的另一實施例的剖視圖；圖3B示出了圖3A的儲水系統的俯視圖；圖4示出了設置有在地理上遠離的陸地進口的儲水系統的另一實施例；圖5示出了容器儲存計算的示例；圖6A至6C示出了各種柔性存儲容器。
具體實施例方式
在下文的說明中，類似的附圖標記用於表示本發明的不同實施例中的類似部件。
圖1至4示出了儲水系統的可行實施例的各種結構。圖1示出了儲水系統10，該儲水系統10具有五個固定在鹽水體14中的容器12的形式的柔性儲存容器，且與設置在陸地17中的陸地進口16和設置在與鹽水體14相鄰的陸地出口18流體連通。
在使用中，來自例如河流、暴雨水或者雨水的水流經陸地進口16，接著進入容器12。可通過從陸地出口18吸取水而從容器12獲取水。
在該實施例中，還在巖石中挖掘儲水容器26以作為緩衝容器。在可選實施例中，該容器可以是常規的地面上的容器，如混凝土或鋼鐵容器。該容器26作為蓄水池以使得水流的浪湧可得到緩衝，直到水有足夠的時間流經陸地進口16並進入容器12。該緩衝水的能力提高了系統保持水的程度，並減少了溢出損耗。
可從出口18取水以用於普通的存儲水用途。例如，水可流入水處理工廠(未示出)，而隨後被分配成家庭飲用水。其它應用包括在工業和農業應用(如，灌溉)中使用處理過的或未處理的水。
進口16和出口18通過獨立的管道20而與容器連通。獨立管道的使用促進了容器12中的水的混合。然而，進口16和出口18可共用共同的管道，這可減少實現該系統所涉及的費用。可在巖石中切割出管道20，還可連接起來作為到達容器12的海底管道。
容器12通過互連歧管22而彼此連接，其中歧管22從設置在每個容器12中的吸取歧管24提取水。互連歧管22將水送至管道20和從管道20取回水，並在容器12間分配水。
在圖1所示的實施例中，在每個容器12中有兩個吸取歧管24。進口歧管28從進口16接收水，而出口歧管30從容器獲取水。在本發明的另一個實施例中，單個歧管可作為進口和出口歧管。
在可選實施例中，兩個互連歧管設置在容器的相對端。該互連歧管與組合進口/出口歧管的相對端連接。在使用中，來自進口的水通過第一歧管進入容器，而來自容器的水通過另一歧管而到達出口。
現參照圖6A至6C，示出了幾種結構的容器12。示出了容器12的形狀和吸取歧管24的結構的不同配置。
圖6A(i)和6A(ii)分別示出了空的狀態和滿的狀態下的系統的實施例，其中吸取歧管24設置在容器12內部。垂直支架34從容器12的剛性底部36伸出，且在使用中，當容器12處於空的狀態時支撐容器12的柔性薄膜38。
將每個歧管24與連接機構32連接，其中連接機構32結合在支架34中。歧管24通過連接機構32而設置在支架34上，這通過防止柔性薄膜38遮蔽吸取歧管24的水口而幫助保持水流。容器12還設置有減壓閥44。在容器12中形成過大的水壓時，減壓閥44防止對容器12的損壞。
在圖6B(i)和圖6B(ii)中示出了在空的和滿的狀態下的該系統的另一實施例。在該實施例中，四個吸取歧管24(兩個進口和出口歧管)浮動在從容器12的剛性底部36伸出的垂直支架部件34的末端。在該實施例中，隨著容器12趨向排空的狀態，在垂直支架部件34的末端40下方的區域中保持空間，柔性薄膜38從支架和吸取歧管24懸垂。在該實施例中，四個吸取歧管24漂浮並沿著支架34滑動。
圖6C(i)和6C(ii)示出了本系統的另一個實施例的空的和滿的狀態。在該實施例中，六邊形的容器12互相連接為疊放的蜂窩結構。該蜂窩結構的優點在於隨著容器12接近空的狀態，自垂直排列的容器12的吸取歧管24彼此疊放以幫助防止柔性薄膜38遮蔽吸取歧管24上的水口。
為了便於將容器12鎖定成指定的結構，在容器12的邊緣設置了圖6C(iii)所示的鎖定元件45。在容器12的相對側設置互生的凸形或凹形鎖定元件，以使得一組類似的容器鎖定為指定的結構。
在可選實施例中，橢圓形或矩形容器可疊放為接近密集堆積的結構。通過將容器設置為疊放的結構，使容器之間允許海洋生物生存的空間最小化。疊放結構還提供的優點在於最外面的容器保護內部容器不受到損壞。所以，即使有動物攻擊該系統，或者其它諸如暴雨的損害，最外層的容器提供了對內部容器的犧牲性的屏障。
為了防止由於損壞容器內的破裂而對未損壞容器存儲的水的汙染，系統還設置有鹽度監測器46。當檢測到容器12的鹽的含量增加時，閥門工作以將汙染的容器12的吸取歧管24與互連歧管22隔離。
有幾種不同的方式，可將容器12固定於鹽水體的海底。在一個實施例中，將尼龍錨鑽孔固定在海底中，且將容器12束縛於錨上。在可選實施例中，容器12可在每個容器12中使用袋狀混凝土重物作為鎮重物。將容器12固定於海水體的海底的方法也可以是位置的函數。例如，如果要將容器設置在湖的底部，使用混凝土重物足以固定容器12。然而，如果將袋子設置在海中，那麼可使用諸如尼龍錨的更牢固的固定裝置。
圖2至4示出了水下儲水容器的另一個實施例。
在圖2中，在沿海地形中建立系統，其中將緩衝水容器26設置在與河流48相鄰處。供給管道50將水從河流48轉移至緩衝容器26。通過管道20將緩衝容器26和陸地出口18與容器12連接。將管道設置在河床上。出口18與水處理工廠(未示出)連接。在使用中，可將來自河流的浪湧的水流聚集在容器26中，直到水有足夠的時間以流經管道20到達存儲容器12。
在圖3中，示出了內陸結構的系統。在該實施例中，一旦管道20裝滿水，那麼通過密度高的海水使容器12中的水置換管道中水的體積，從而管道保持在裝滿的狀態，且從容器12提取回水要求的抽吸的費用減少。在這樣的系統中，可將單個管道用於水從容器12的進和出。
在圖4中，示出了主進口16與容器12距離幾百公裡的系統。將緩衝容器26設置為與遠地河流相鄰，其中供給管道50將水轉移至緩衝容器26。在本實施例中還設置有輔進口16』。主進口16和輔進口16』都與共同的互連歧管22連接，從而將容器12與進口連接。
當需要將水運輸較遠距離時，可使用泵以增大將水輸送至容器12的導管20中的水頭壓力。
圖5示出了示例的容器存儲計算。一旦確定了某一位置的存儲要求，可選擇系統組件以實現指定的存儲要求。在圖5A中，示出了10,000,000L系統的設計要求。
在圖5B中，計算了集水面積和集水面積的集水容量。在該實例中，計算了場地的頂部面積，以生成10,000,000L/年的存儲水。
在這些系統的使用許可中，可使用多個參數來確定許可的費用。例如，許可費用可基於集水尺寸或者存儲尺寸。費用可基於在一定時間段中或在集水區域中的年平均集水容量。可選地，許可的費用可基於存儲水的最大存儲容量或者該容量的使用。可通過確定集水容量，接著將該值乘以單位費用而計算費用。可由被許可方按年地支付該費用。
儘管已參考特定的實施例對本發明進行了說明，然而本領域的技術人員可明白本發明可具體化為許多其它形式。例如，柔性存儲容器可由柱塔而限制。此外，其它常規水處理步驟可與該系統結合使用。例如，在水進入存儲容器之前可對水進行預處理。
權利要求
1.一種存儲水的方法，包括將至少一個柔性存儲容器保持在鹽水體中的淹沒位置；建立與所述柔性存儲容器流體連通的陸地進口；並且建立與所述柔性存儲容器流體連通的陸地出口，以釋放所存儲的水。
2.如權利要求1所述的存儲水的方法，其中所述進口和出口被設置成共同的導管，從而能分別與所述容器流體連通。
3.如權利要求1所述的存儲水的方法，其中存在至少兩個柔性存儲容器，且所述至少兩個柔性存儲容器通過互連歧管而彼此流體連通地互連。
4.如權利要求1所述的存儲水的方法，還包括建立與所述柔性存儲容器流體連通的另一陸地進口，以建立分布式的水進口的步驟。
5.如權利要求4所述的存儲水的方法，其中將所述陸地進口設置在河流、暴雨水或雨水系統中以獲取水。
6.如權利要求1所述的存儲水的方法，還包括建立與所述陸地進口流體連通的緩衝容器的步驟。
7.如權利要求6所述的存儲水的方法，其中通過陸地挖掘而形成所述緩衝容器。
8.如權利要求6所述的存儲水的方法，其中將所述緩衝容器設置在河流、暴雨水或雨水系統中以提高所述獲取水的程度。
9.如權利要求1所述的存儲水的方法，還包括對來自所述陸地出口的水進行處理的步驟。
10.如權利要求1所述的存儲水的方法，其中陸地進口和所述陸地出口在地理上分隔開。
11.一種許可使用如權利要求1或3所述的存儲的水的方法，其中許可的費用基於所述陸地進口或每個陸地進口的上遊集水面積或者上遊平均集水容量。
12.一種許可使用如權利要求1或3所述的存儲的水的方法，其中所述許可的費用是基於存儲水的最大存儲容量或者所述容量的利用。
13.一種用於淹沒的水存儲系統的柔性水存儲容器，包括柔性流體不可滲透容器、至少一個歧管連接裝置、設置在所述容器中的至少一個歧管，所述至少一個歧管連接裝置被設置成將所述至少一個歧管保持在一個位置，從而可在存儲容器排空的時候保持水流。
14.如權利要求13所述的柔性水存儲容器，其中所述至少一個歧管被加長，且進入水流和排出水流從所述至少一個歧管的相對端進入和排出。
15.如權利要求13所述的柔性水存儲容器，其中進入水流和排出水流通過不同的歧管而進入和排出。
16.如權利要求13所述的柔性水存儲容器，其中所述容器還包括在所述存儲容器排空時防止所述柔性容器的壁阻礙所述水流的支架。
17.如權利要求13所述的柔性水存儲容器，其中所述容器還包括將所述柔性水存儲容器與一個或者多於一個其它柔性水存儲容器連接的連接機構。
18.如權利要求17所述的柔性水存儲容器，其中所述連接機構允許所述柔性水存儲容器與一個或多於一個其它柔性水存儲容器被設置並鎖定成蜂窩結構。
19.一種包括多個如權利要求17至18中任一權利要求所述的柔性水存儲容器的水存儲系統，其中用於每個所述容器的所述歧管通過互連歧管而互連。
20.如權利要求19所述的水存儲系統，其中在所述系統中，所述柔性水存儲容器被設置為蜂窩結構。
21.如權利要求19所述的水存儲系統，其中所述互連歧管與陸地進口和陸地出口中的任一個或兩者流體連通。
22.如權利要求21所述的水存儲系統，其中緩衝容器與所述陸地進口流體連通。
23.如權利要求22所述的水存儲系統，其中所述緩衝容器通過陸地挖掘而形成。
24.如權利要求21所述的水存儲系統，其中通過水處理工廠對來自所述陸地出口的水進行處理。
25.如權利要求19所述的水存儲系統，其中在使用中將所述柔性水存儲容器錨定在鹽水體的本體的底部上的位置。
26.如權利要求19所述的水存儲系統，其中所述柔性水存儲容器結合有鹽度監測器，其在存儲容器破裂時防止系統的汙染。
27.一種水存儲系統，包括柔性存儲容器，其在使用中可淹沒在鹽水體中；和陸地容器，其在應用中可設置在陸地上，並與所述存儲容器流體連通；其中所述系統設置成對從所述陸地容器至所述進口容器的水流沒有限制。
28.如權利要求27所述的水存儲系統，其中在使用中，在存儲的水的總量中，保持在所述鹽水體的自由表面上方的水量大約是所述存儲的總量的2.5％。
29.如參考所述附圖中所示的實施例的任何一個所充分描述的存儲水的方法。
全文摘要
一種存儲水的方法，包括將至少一個柔性存儲容器(12)保持在鹽水體(14)的淹沒位置；建立與柔性存儲容器(12)流體連通的陸地進口(16)，並且建立與柔性存儲容器流體連通的陸地出口(30)，以釋放所存儲的水。
文檔編號B65D88/78GK101023225SQ200580031290
公開日2007年8月22日 申請日期2005年8月2日 優先權日2004年8月2日
發明者P·J·坦戈尼 申請人:P·J·坦戈尼