專利名稱：漂浮植物生境的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及漂浮植物生境。具體而言，本發(fā)明涉及漂浮濕地系統(tǒng)或植物生境。
背景技術(shù)：
挺水植物只能在較淺的水中生長(zhǎng)，因?yàn)檫@些植物的莖必須能夠從水體底部穿過(guò)水柱向上延伸至空氣中。當(dāng)水深超過(guò)某一植物種的最大可能莖長(zhǎng)時(shí)，該植物將無(wú)法在此區(qū)域生長(zhǎng)。在其它區(qū)域，盡管水深合適，但水不夠清澈，因此也會(huì)妨礙光線抵達(dá)能使植物開始生長(zhǎng)的深度。在很多情況下，需要讓挺水植物在過(guò)深或過(guò)暗而使所述植物無(wú)法維持天然生長(zhǎng)的水域中生長(zhǎng)。漂浮種植器或浮島提供了可使挺水植物在其他不適宜底部著根植物生長(zhǎng)的水中生長(zhǎng)的方法。
背景技術(shù)：
的漂浮種植器通常具有延伸高出水面線的植物生長(zhǎng)介質(zhì)。這并不是自然情況，因?yàn)樗参锾烊婚L(zhǎng)出的莖通常穿過(guò)開敞水體挺出至空氣中。而當(dāng)水生植物在背景技術(shù)的漂浮種植器中生長(zhǎng)時(shí)，植物莖通過(guò)種植器中的生長(zhǎng)介質(zhì)挺出，因此形成了非天然的水生植物生境景觀。除了其非天然景觀外，許多背景技術(shù)的漂浮種植器都由比較復(fù)雜且昂貴的材料組合構(gòu)建而成，因而使其產(chǎn)品對(duì)于覆蓋數(shù)平方英尺的水面這種大規(guī)模應(yīng)用而言太過(guò)昂貴。
背景技術(shù)：
的特征請(qǐng)參考美國(guó)專利5，224，292號(hào)、5，528，856號(hào)、5，766，474號(hào)、 5，980, 738 號(hào)、6，086, 755 號(hào)和 6，555，219 號(hào)，以及美國(guó)專利申請(qǐng) 2003/0051398 號(hào)、 2003/0208954號(hào)、2005/0183331號(hào)；這些專利和專利申請(qǐng)的內(nèi)容就像在此全部列出那樣以參考的方式引入。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了背景技術(shù)中的非天然景觀及高成本的問(wèn)題。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式提供了使水生植物以其莖從開敞水體中挺出的方式生長(zhǎng)的方法，因此可以形成植物的天然景觀。另外，本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式所用的材料和構(gòu)建方法比較經(jīng)濟(jì)，使得本發(fā)明適用于覆蓋大表面積的應(yīng)用。最后，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式提供了水下和凸起的生長(zhǎng)地帶的組合，因此本發(fā)明精確地模仿了在植被叢生的島嶼群之間的開敞水體中生長(zhǎng)的水生植物的天然景觀， 并為有益微生物、昆蟲和其它生物體的群集提供了豐富多樣的生境。本發(fā)明具有很多優(yōu)點(diǎn)。在優(yōu)選實(shí)施方式中，提供了與現(xiàn)有技術(shù)的“種植器箱 (planter-box) ”景觀形成鮮明對(duì)照的天然濕地景觀，該天然濕地景觀對(duì)于裝飾性水景的應(yīng)用尤為有用。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明對(duì)于小規(guī)模(< 25平方英尺)和大規(guī)模(25 到>25，000平方英尺)的應(yīng)用均相對(duì)廉價(jià)、易于構(gòu)建、且易于安裝。對(duì)于大規(guī)模應(yīng)用的適用性使得本發(fā)明對(duì)于水處理應(yīng)用尤為有用，在這些應(yīng)用中，產(chǎn)品的單位成本(美元/平方英尺)必須最小化，以使該技術(shù)可與替代處理方法競(jìng)爭(zhēng)。在優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了一個(gè)平臺(tái)，該平臺(tái)被理想放置，可以滿足濕地和兼性濕地植物(干濕循環(huán)皆采納的植物)的光、水和營(yíng)養(yǎng)要求，并可以使該平臺(tái)與更具浮力、凸起更高的浮島協(xié)同活動(dòng)。優(yōu)選地是，更具浮力且凸起更高的島嶼與水下平臺(tái)物理結(jié)合。此處所披露的組合提供了至少兩個(gè)獨(dú)立的植物生境適于濕地植物的水下平臺(tái)和適于傳統(tǒng)植物類型的高壟(raised bed)。該寬泛的生長(zhǎng)條件會(huì)促進(jìn)生態(tài)多樣性和復(fù)雜性，無(wú)論從審美應(yīng)用還是水處理應(yīng)用來(lái)看，這都是理想的。在優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明提供了低成本的遮蔭來(lái)源。它還可以消弱波浪作用。它還可以用適當(dāng)顏色制成，以吸熱或使吸熱最小化。在優(yōu)選實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的席子需要具備足夠的延展性，以便能在植物的根與之結(jié)合之前能夠容納球莖、花壇植物或大粒種子。優(yōu)選地，此處所披露的基體或席子需要具有足夠的硬度，以便防止魚將植物幼苗全部吃掉，同時(shí)還應(yīng)使氣泡和水可以容易經(jīng)其滲入。優(yōu)選地，此處所披露的基體可以提供較大的表面積，以便于有益微生物的群集，還可以方便地接受其它基體。島嶼的底部例如優(yōu)選適于與不合尺寸或整齊的基體塊相連接，這使用戶可以利用廢料提供其它微生物生境，并增加根和植物的保護(hù)屏障，使之免受食草的魚的破壞。在優(yōu)選實(shí)施方式中，此處所披露的系統(tǒng)可以方便地獲得任意尺寸的島嶼系統(tǒng)的天然形貌。本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式中的凸起且更具浮力的島嶼是水下平臺(tái)的其它條帶的連接點(diǎn)。當(dāng)位于接縫上方時(shí)，其可用于使粘性泡沫將平行的基體條帶固定在一起，同時(shí)以理想的程度支持所述條帶。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式支持各種類型的植物繁殖，包括在凸起部分上播種、鋪草皮、種植花壇植物和球莖或裸根植物，以及在濕地(水下)部分采取除鋪草皮之外的上述所有植物繁殖方式。
背景技術(shù)：
的系統(tǒng)顯然受到更多的限制，它們?cè)谄〗Y(jié)構(gòu)上僅支持水培繁殖。除了在偶爾通風(fēng)的情況下，這在許多天然水體中可能發(fā)生也可能不發(fā)生，只有濕地植物能在這種水培條件下茁壯成長(zhǎng)。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式在水面線上提供了間隙氣體空間， 因此，無(wú)論水道是否充分通氣，陸生植物都可以茁壯成長(zhǎng)。水生植物也可以在浮島上茁壯成長(zhǎng)，因?yàn)樗鼈兊母梢栽趰u嶼內(nèi)或島嶼下的滲水地帶生長(zhǎng)。因此，本發(fā)明對(duì)于水生和陸生植物的生長(zhǎng)皆適用，因?yàn)榧忍峁┝藵B水地帶，又提供了不滲水的地帶。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的一個(gè)目標(biāo)是，為水生(濕地和兼性濕地)植物和陸生植物以及使這些植物具有天然外觀的相關(guān)生物體提供豐富多樣且成本較低的生境。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的另一個(gè)目標(biāo)是提供蔭涼以及使池塘的吸熱最小化。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的另一個(gè)目標(biāo)是支持多種方法的植物繁殖。在優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明包括由注射有漂浮泡沫的無(wú)紡基體構(gòu)成的島嶼體。該基體優(yōu)選由具有標(biāo)準(zhǔn)厚度和寬度的聚酯纖維構(gòu)成，其中所述聚酯纖維相互交纏以形成隨機(jī)取向的網(wǎng)幅或“毯子”。優(yōu)選地，島嶼體的尺寸通過(guò)將多塊基體并排和垂直連接在一起確定。在地下水水文學(xué)中，含水的地下地帶分為“飽水帶”和不飽水帶或“滲流帶”。飽水帶是位于或低于地下水位的地下區(qū)域。當(dāng)鉆井鉆到飽水帶時(shí)，井中的靜止水水位即地下水位。滲流帶是含有一些水但位于飽水帶之上的地下部分。滲流帶中土壤或巖石顆粒之間的孔隙空間含有空氣和水的組合。滲流帶水(或“滲流水”)被吸水力和毛細(xì)管力保存在該位置。具體的滲流帶中可保持的最大水量是粒徑和土壤成分形狀的函數(shù)。進(jìn)入滲流帶中的過(guò)量的水(例如，來(lái)自降雨)會(huì)因重力作用通過(guò)滲流帶向下排入飽水帶。陸生植物已進(jìn)化至能夠在滲流帶中茁壯成長(zhǎng)，因?yàn)樗鼈冃枰涓軌驍z取水和空氣的生長(zhǎng)介質(zhì)。相反， 水生植物則進(jìn)化至能在飽水帶中茁壯成長(zhǎng)；這些植物的根部周圍不需要充盈空氣的孔隙空間。在此處所披露的浮島實(shí)施方式的描述中，申請(qǐng)人使用術(shù)語(yǔ)“飽水帶”描述位于島嶼漂浮于其中的水體的水面線之下的島嶼體部分。處于飽水帶中的島嶼體的孔隙空間完全充滿了水。浮島的滲流帶可以從上向下地供水，例如通過(guò)降雨來(lái)供水。另外，浮島中的滲流帶也可以從底部向上供水，例如通過(guò)毛細(xì)管作用供水。由于浮島的這種“雙向”供水能力與傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)滲流帶中的“僅從上向下”供水不同，因此我們創(chuàng)造了術(shù)語(yǔ)“雙滲流”帶來(lái)定義浮島中的非飽水帶。雙滲流帶包括島嶼體位于飽水帶上方的潮濕部分。在雙滲流帶中，島嶼體內(nèi)的孔隙空間含有空氣和水的混合物。雙滲流帶之所以不會(huì)被水飽和，是任何因?yàn)檫M(jìn)入此帶的過(guò)量的水因重力作用經(jīng)纖維向下排出了。在優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明是包括下述部分的漂浮生境系統(tǒng)具有上表面的島嶼體，所述島嶼體由注射有漂浮泡沫的無(wú)紡基體構(gòu)成；至少一個(gè)安裝在所述上表面上的實(shí)心凸起生長(zhǎng)區(qū)域，所述實(shí)心凸起生長(zhǎng)區(qū)域由注射有漂浮泡沫的無(wú)紡基體構(gòu)成；至少一個(gè)安裝在所述上表面上的挖空凸起生長(zhǎng)區(qū)域，所述挖空凸起生長(zhǎng)區(qū)域由包圍一部分生長(zhǎng)介質(zhì)的所述無(wú)紡基體的外環(huán)構(gòu)成。所述無(wú)紡基體優(yōu)選由相互交纏以形成毯子的纖維構(gòu)成。所述漂浮泡沫優(yōu)選是聚氨酯泡沫。優(yōu)選地，所述漂浮泡沫的密度為1. 0磅/立方英尺 25.0磅/ 立方英尺。所述生長(zhǎng)介質(zhì)優(yōu)選包括泥炭、表土、親水泡沫，或者這些物質(zhì)的組合。所述纖維優(yōu)選是聚酯纖維。優(yōu)選地，所述纖維的直徑在約6丹尼爾 約300丹尼爾的范圍內(nèi)。優(yōu)選將水基膠乳粘合劑烘烤到所述纖維上。優(yōu)選地，所述無(wú)紡基體的厚度約為8英寸。優(yōu)選地， 所述島嶼體包括氣泡收集區(qū)域，該區(qū)域的氣泡滲透性低于所述島嶼體其它區(qū)域的氣泡滲透性。優(yōu)選地，所述氣泡收集區(qū)域由泥炭或聚乙烯構(gòu)成。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明是包括以下部分的漂浮模擬濕地系統(tǒng)正常沉入水中的漂浮植物生境，所述正常沉入水中的植物生境包括第一漂浮毯組件，所述第一漂浮毯組件包括第一無(wú)紡席和置于所述第一無(wú)紡席中的多個(gè)第一漂浮體；至少一個(gè)安裝在所述上表面上的第一正常不沉入水中的植物生境，所述至少一個(gè)正常不沉入水中的植物生境由第二漂浮毯組件構(gòu)成，所述第二漂浮毯組件包括第二無(wú)紡席和置于所述第二無(wú)紡席中的多個(gè)第二漂浮體；和至少一個(gè)安裝在所述上面表上的第二正常不沉入水中的植物生境，所述至少一個(gè)第二正常不沉入水中的植物生境由包圍一部分生長(zhǎng)介質(zhì)的所述無(wú)紡席的容器構(gòu)成。所述無(wú)紡席優(yōu)選由相互交纏以形成毯子的纖維構(gòu)成。優(yōu)選地，多個(gè)所述漂浮體中的每一個(gè)均由聚氨酯泡沫構(gòu)成。優(yōu)選地，多個(gè)所述漂浮體中的每一個(gè)均具有1.0磅/立方英尺 25. 0磅/立方英尺的密度。優(yōu)選地，所述生長(zhǎng)介質(zhì)選自由泥炭、表土、親水泡沫和這些物質(zhì)的組合組成的組。所述纖維優(yōu)選是聚酯纖維。優(yōu)選地，所述纖維的直徑在約6丹尼爾 約300丹尼爾的范圍內(nèi)。優(yōu)選將水基膠乳粘合劑烘烤到所述纖維上。優(yōu)選地，所述無(wú)紡基體的厚度約為8英寸。優(yōu)選地，所述正常沉入水中的漂浮植物生境包括氣泡收集區(qū)域，該區(qū)域的氣泡滲透性低于所述正常沉入水中的漂浮植物生境的其它區(qū)域的滲透性。優(yōu)選地，所述氣泡收集區(qū)域由泥炭或聚乙烯構(gòu)成。考慮到附圖和下文的對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的描述，本發(fā)明的其它方面將變得顯而易見。本領(lǐng)域技術(shù)人員會(huì)發(fā)現(xiàn)，在許多方面對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)進(jìn)行修改而不偏離其原理，本發(fā)明的其它實(shí)施方式也是可能的。因此，可以將下面的附圖及描述理解為是對(duì)本質(zhì)的說(shuō)明， 而不具有限制性。


參考附圖可以更好地理解本發(fā)明的特點(diǎn)，這些

了本發(fā)明目前的優(yōu)選實(shí)施方式。圖1是本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式的島嶼體的俯視圖，其中部分種植區(qū)域被設(shè)計(jì)成沉入水面之下。圖2是圖1所示島嶼體的側(cè)視截面圖。圖3是部分圖2所示島嶼體的微觀示意圖。附圖標(biāo)記在附圖中使用以下附圖標(biāo)記指明本發(fā)明的各個(gè)部分和環(huán)境1實(shí)心凸起生長(zhǎng)區(qū)域，第一正常不沉入水中的植物生境2挖空凸起生長(zhǎng)區(qū)域，第二正常不沉入水中的植物生境3沉入水中的生長(zhǎng)區(qū)域，正常沉入水中的植物生境，可沉入水中的生長(zhǎng)區(qū)域，島嶼體4挺水植物5陸生植物6生長(zhǎng)介質(zhì)7漂浮泡沫8雙滲流帶9反硝化細(xì)菌10 氣泡11 (氣泡的)第一部分12根和基體纖維13低滲透性層14 (氣泡的)第二部分15 (氣泡的)第三部分20漂浮生境系統(tǒng)，漂浮模擬濕地系統(tǒng)22 水24 7jC面線26夕卜環(huán)
6
28基體，席子
具體實(shí)施例方式下面參考圖1說(shuō)明漂浮生境系統(tǒng)20的優(yōu)選實(shí)施方式。實(shí)心凸起生長(zhǎng)區(qū)域1和沉入水中的(或可沉入水中的)生長(zhǎng)區(qū)域或島嶼體3由無(wú)紡聚酯基體的實(shí)心塊或注射有漂浮泡沫7的席子28 (席子28和泡沫7如圖2所示)構(gòu)成。挖空生長(zhǎng)區(qū)域2由填充有一部分生長(zhǎng)介質(zhì)6的無(wú)紡(例如聚酯)基體外環(huán)26構(gòu)成。生長(zhǎng)介質(zhì)6可以由適合維持植物生長(zhǎng)的任何物質(zhì)構(gòu)成，例如泥炭、表土、親水泡沫，或者這些物質(zhì)的組合。在優(yōu)選實(shí)施方式中，基體或席子由200丹尼爾的聚酯纖維構(gòu)成，所述聚酯纖維相互交纏以形成厚度為約1-3/4英寸、寬為56英寸的毯子。基體優(yōu)選以連續(xù)條帶生產(chǎn)，并切割為大約90英尺的長(zhǎng)度，以便運(yùn)輸。優(yōu)選地，毯子的標(biāo)稱重量為41盎司/平方碼；毯子內(nèi)的聚酯纖維的標(biāo)稱重量為26盎司/平方碼。優(yōu)選將水基膠乳粘合劑烘烤到纖維上，以提高毯子的硬度和耐用性?？梢酝ㄟ^(guò)改變構(gòu)成材料和生產(chǎn)工藝來(lái)調(diào)整基體的特性。例如，纖維直徑可以在約6 丹尼爾 300丹尼爾的范圍內(nèi)變化。較粗的纖維會(huì)使基體較硬，并且適于微生物聚居的表面積較小，而較細(xì)的纖維會(huì)使基體較柔韌，并且適于微生物聚居的表面積較大?？梢暂^輕地或較重地施加膠乳粘合劑，以改變基體的耐用性和重量，粘合劑中可以添加染料或顏料，以生成特定的基體顏色。毯子的厚度可以利用適宜的制造技術(shù)在約1/4英寸 2英寸的范圍內(nèi)調(diào)整。申請(qǐng)人預(yù)計(jì)更厚的毯子會(huì)在未來(lái)面世，當(dāng)其可得到時(shí)可以將這些更厚的毯子(例如3英寸 12英寸)用作島嶼體材料。結(jié)合了膠乳粘合劑的毯子可以作為成品買入。適合的基體材料的一家制造商是喬治亞州Acworth市的Americo Manufacturing Company, Inc.公司。在優(yōu)選實(shí)施方式中，通過(guò)在壓力下將未固化的液態(tài)聚氨酯樹脂注入到多孔的基體或席子中而在島嶼體內(nèi)添加內(nèi)部浮力單元。然后使聚氨酯樹脂在基體內(nèi)原地發(fā)膨脹并固化。優(yōu)選預(yù)設(shè)泡沫注射機(jī)的注射壓力、樹脂溫度和壓注容積，從而提供所需最終體積的固化漂浮泡沫?？梢园惭b泡沫，以便在整個(gè)基體內(nèi)提供連續(xù)的體積，或者將其安裝以在基體內(nèi)提供獨(dú)立的泡沫漂浮部分，該漂浮部分可以與基體的未泡沫化部分分離。聚氨酯樹脂可以從島嶼的頂部、側(cè)面、底部注入，或者從這些表面的組合注入，這取決于島嶼的具體應(yīng)用。在優(yōu)選實(shí)施方式中，島嶼基體被構(gòu)建成具有約8英寸的厚度。優(yōu)選向基體底部注射標(biāo)稱固化密度為2.5磅/立方英寸(pcf)的未固化泡沫樹脂，并使其穿過(guò)基體的上表面。 在約70磅/平方英寸的壓力下注射四秒投料的未固化泡沫，獲得直徑約為8英寸的近似球形的泡沫的固化塊。該球體密度約為5. Spcf，由約2. 5pcf的聚氨酯泡沫構(gòu)成，該聚氨酯泡沫由密度約為3. 3pcf的基體增強(qiáng)。聚氨酯泡沫的密度可以通過(guò)改變樹脂的化學(xué)式，或者通過(guò)改變諸如溫度和壓力等應(yīng)用參數(shù)來(lái)調(diào)整。用于此處所披露的島嶼中的泡沫的密度的優(yōu)選范圍為1. 20pcf 25. Opcf。較輕的泡沫對(duì)于高浮力、低成本非常重要的場(chǎng)合是理想的，例如對(duì)于裝飾性的水上花園島嶼。密度較大的泡沫對(duì)于高強(qiáng)度和耐用性非常重要的場(chǎng)合是優(yōu)選的，例如對(duì)于可能會(huì)受到船只碰撞的島嶼。基體的發(fā)泡區(qū)域可以選擇性地涂覆有噴射聚氨酯外殼，以便提高耐用性?；蛘呤褂每膳c堅(jiān)韌外殼發(fā)生固化的自結(jié)皮泡沫，以提供額外的耐用性。
參考圖2，水生植物4的根穿透沉入水中的生長(zhǎng)區(qū)域3到達(dá)了水體22中。在此實(shí)施方式中，水生植物4通過(guò)水培從水體中溶解的養(yǎng)分中吸取其營(yíng)養(yǎng)。陸生植物5的根大多在雙滲流帶8中生長(zhǎng)，在此它們暴露于潮濕但水分不飽和的條件下。這些根可以從水體、生長(zhǎng)介質(zhì)6以及向島嶼體3表面施加的補(bǔ)充肥料添加劑中獲取營(yíng)養(yǎng)。優(yōu)選利用氣體提供天然浮島中的一些浮力，所述氣體產(chǎn)生并收集在水面線下的島嶼體中。這些天然產(chǎn)生的氣體為島嶼體3提供自續(xù)浮力。天然浮島中存在的氣體由細(xì)菌和其它微生物作為它們代謝過(guò)程的一部分而產(chǎn)生。浮島中存在的常見的產(chǎn)生氣體的微生物的一個(gè)實(shí)例是反硝化細(xì)菌“假單胞菌”(Pseudomonas sp)。反硝化細(xì)菌將存在于水中的硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)?。一部分生成的氮?dú)馊芙庠谒?，還有一部分形成從水柱中升起的氣泡。一部分這些升起的氣泡通過(guò)氣泡的表面張力附著在島嶼體沉入水下部分中的固體物體上。氣泡或快或慢地持續(xù)生成，在穿過(guò)島嶼體沉入水下的部分向水面遷移的同時(shí)，不斷附著、脫離物體。附著在島嶼中物體上的氣泡對(duì)于島嶼體3產(chǎn)生正向浮力。在優(yōu)選實(shí)施方式中，島嶼體3包含滲透性較低的區(qū)域，它們使氣泡在其向上遷移的過(guò)程中的排出速率變慢。這些低滲透性區(qū)域可以由存在于島嶼體3中的有機(jī)碎屑、收集的粘土顆?；蛉魏纹渌旅艿募?xì)粒材料構(gòu)成。當(dāng)氣泡的生成速度超過(guò)了氣體通過(guò)低滲透性區(qū)域逃逸的速度時(shí)，氣泡將在該區(qū)域下或該區(qū)域中累積。這些累積的氣泡也會(huì)為漂浮生境系統(tǒng)20貢獻(xiàn)浮力。下面參考圖3介紹部分島嶼體3的微觀示意圖。可以對(duì)人造浮島20進(jìn)行設(shè)計(jì)，使其根據(jù)與存在于天然浮島中的自續(xù)浮力相似的機(jī)理產(chǎn)生自續(xù)浮力。圖3說(shuō)明了復(fù)制天然浮島自續(xù)浮力的人造浮島的自續(xù)浮力機(jī)理。如圖3所示，反硝化細(xì)菌9生產(chǎn)了如箭頭所示向上升起的氣泡10。氣泡的第一部分11附著在水面線24以下的根和基體纖維12上，為島嶼體3提供向上的力或浮力。另外，水面線下的低滲透性層13妨礙了氣泡的向上遷移，導(dǎo)致氣泡的第二部分14累積在低滲透性層13的下表面上，氣泡的第三部分15累積在低滲透性層13內(nèi)部，這為島嶼提供了額外的浮力。在人造浮島中，低滲透層13可以由諸如泥炭等天然材料或諸如聚乙烯等合成材料構(gòu)成。另外，通過(guò)產(chǎn)生來(lái)自死亡植物的碎屑、微生物和由水中收集的懸浮顆粒，人造島嶼中低滲透性區(qū)域?qū)㈦S著時(shí)間的流逝而發(fā)生自然進(jìn)化，從而導(dǎo)致浮力隨著島嶼的發(fā)展而增加。在許多情況下，需要向水22中加入溶解的氧氣或其它氣體。一個(gè)實(shí)例是將浮島用于水處理，從而通過(guò)將廢水中過(guò)多的氨轉(zhuǎn)化為硝酸鹽而將其除去。當(dāng)反硝化細(xì)菌將氨轉(zhuǎn)化為硝酸鹽時(shí)，它們需要氧氣和二氧化碳。由于細(xì)菌的代謝作用，這些氣體在水中變得耗竭， 為使代謝過(guò)程持續(xù)進(jìn)行，必須加以補(bǔ)充。這些氣體通過(guò)在空氣_水界面24處從大氣轉(zhuǎn)移到水中而向水體中進(jìn)行天然的再補(bǔ)充，但是速度比較慢。當(dāng)水22通過(guò)水表面的波浪作用強(qiáng)形進(jìn)入島嶼基體時(shí)，可產(chǎn)生富含空氣的泡沫。這種泡沫通過(guò)與向水柱中鼓入壓縮空氣的通風(fēng)器相似的作用，提供了氧氣和二氧化碳能夠較快轉(zhuǎn)移到水中的區(qū)域。氣體向水中的這種高速轉(zhuǎn)移為水中增加了有益的微生物活性。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，沉入水中的島嶼體3位于水面線24下約10英寸，這樣可使吃水淺的船只，例如獨(dú)木舟可以在島嶼沉水帶上方經(jīng)過(guò)。這一構(gòu)造適用于下述應(yīng)用場(chǎng)合部分島嶼需要與人接觸，例如，需要采摘鮮花?；蛘?，沉入水中的島嶼體3也可以被設(shè)計(jì)成深于水面線下10英寸。例如，沉水帶可以被設(shè)為低于水面線3英尺，以利于非挺水植物如水池草或野芹(wild celery)的生長(zhǎng)。這種較深的結(jié)構(gòu)適用于生長(zhǎng)以水質(zhì)改善或水禽食物生產(chǎn)為目的的植物。在優(yōu)選實(shí)施方式中，島嶼體可以提供至多約57磅/立方英尺島嶼體3的浮力。通過(guò)實(shí)施例，當(dāng)島嶼體基體的某一地帶被填滿密度為2.5磅/立方英尺(pcf)的注射泡沫時(shí)， 可以獲得此級(jí)別的浮力。在本實(shí)施例中，空氣中的未泡沫化基體的重量約為3. 3pcf，而空氣中的泡沫的重量約為2. 5pcf。當(dāng)基體被注射泡沫后，泡沫化基體的總重等于泡沫重量加泡沫內(nèi)基體纖維的重量，或者約為(2. 5+3. 3) = 5. 8pcf。(實(shí)際上泡沫重量比此值約小5%， 因?yàn)樾枰獙⒙孕∮?立方英尺的純泡沫填入1立方英尺的基體中。)物體的浮力可以通過(guò)用水的密度減去物體的密度確定。淡水的密度約為62. 4pcf, 因此泡沫化基體提供的浮力約為(62. 4-5. 8) = 56. 6pcf。換言之，水中漂浮的1立方英尺的泡沫化基體最多可支持56. 6pcf的重量而不會(huì)沉沒(méi)。如果使用了非常致密的泡沫(例如，lOpcf)，則泡沫化基體的密度為(10.0+3.3) =13.3pcf。此泡沫填充基體的浮力為 (62.4-13.3) = 49. Ipcf，該浮力仍然很大。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，對(duì)島嶼體3進(jìn)行了如下設(shè)計(jì)使島嶼的選定地帶可以提供比平均值高的浮力；例如可支持人們沿島嶼表面特定部分行走的高浮力通道。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種變化。一些變化包括使島嶼體含有更少或更多的注射泡沫。其它變化可以針對(duì)具有氣泡收集區(qū)域的島嶼體。所有這些變化都在本發(fā)明的范圍和精神之內(nèi)。雖然一些實(shí)施方式顯示了包括某些特點(diǎn)，但是申請(qǐng)人清晰地預(yù)料到，在此所披露的任何特征都可以與本發(fā)明任一實(shí)施方式的任何其它特征一起或結(jié)合使用。還可預(yù)料到， 任何特征都可以明確地排除在本發(fā)明的任一實(shí)施方式之外。
權(quán)利要求
1.一種漂浮模擬濕地系統(tǒng)，所述漂浮模擬濕地系統(tǒng)包括正常沉入水中的漂浮植物生境，所述正常沉入水中的植物生境包括具有正常沉入水中的上表面的第一漂浮毯組件，所述第一漂浮毯組件包括第一無(wú)紡席和置于所述第一無(wú)紡席中的多個(gè)第一漂浮體；和至少一個(gè)安裝在所述上表面上的第一正常不沉入水中的植物生境，所述至少一個(gè)正常不沉入水中的植物生境由第二漂浮毯組件構(gòu)成，所述第二漂浮毯組件包括第二無(wú)紡席和置于所述第二無(wú)紡席中的多個(gè)第二漂浮體。
2.如權(quán)利要求1所述的漂浮模擬濕地系統(tǒng)，其中所述無(wú)紡席由相互交纏以形成毯子的纖維構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的漂浮模擬濕地系統(tǒng)，其中多個(gè)所述漂浮體中的每一個(gè)均由聚氨酯泡沫構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的漂浮模擬濕地系統(tǒng)，其中多個(gè)所述漂浮體中的每一個(gè)均具有 1. 0磅/立方英尺 25.0磅/立方英尺的密度。
5.如權(quán)利要求2所述的漂浮模擬濕地系統(tǒng)，其中所述纖維是聚酯纖維。
6.如權(quán)利要求5所述的漂浮模擬濕地系統(tǒng)，其中所述纖維的直徑為6丹尼爾 300丹尼爾。
7.如權(quán)利要求2所述的漂浮模擬濕地系統(tǒng)，其中將水基膠乳粘合劑烘烤在所述纖維上。
8.如權(quán)利要求1所述的漂浮模擬濕地系統(tǒng)，其中所述無(wú)紡基體的厚度約為8英寸。
9.如權(quán)利要求1所述的漂浮模擬濕地系統(tǒng)，其中所述正常沉入水中的漂浮植物生境包括氣泡收集區(qū)域，所述氣泡收集區(qū)域的氣泡滲透性低于所述正常沉入水中的漂浮植物生境的其它區(qū)域的滲透性。
10.如權(quán)利要求9所述的漂浮模擬濕地系統(tǒng)，其中所述氣泡收集區(qū)域由泥炭或聚乙烯構(gòu)成。
全文摘要
一種漂浮生境系統(tǒng)，所述漂浮生境系統(tǒng)包括島嶼體或可沉入水中的生長(zhǎng)區(qū)域、至少一個(gè)實(shí)心凸起生長(zhǎng)區(qū)域和至少一個(gè)挖空凸起生長(zhǎng)區(qū)域。優(yōu)選地，所述島嶼體或可沉入水中的生長(zhǎng)區(qū)域具有上表面，并由注射有漂浮泡沫的無(wú)紡基體構(gòu)成。優(yōu)選地，所述至少一個(gè)實(shí)心凸起生長(zhǎng)區(qū)域被安裝在所述上表面上，并由注射有漂浮泡沫的無(wú)紡基體構(gòu)成。優(yōu)選地，所述至少一個(gè)挖空凸起生長(zhǎng)區(qū)域被安裝在所述上表面上，并由包圍一部分生長(zhǎng)介質(zhì)的所述無(wú)紡基體外環(huán)構(gòu)成。
文檔編號(hào)A01G31/02GK102172203SQ201110024408
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2007年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月21日
發(fā)明者布魯斯·G·卡尼亞, 弗蘭克·M·斯圖爾特 申請(qǐng)人:方太海德有限公司