用于集成水路的地下水转换器制造技术

集成水路包括地下水转换器，即由埋在控制流体流动方向和留量的半导水基质（３４、３６）中的地下水导体（４２）形成，所述的基质（３４、３６）由在垂直于流向有大的截面积的半导水介质形成。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术为建造提高或降低地下流动流体的流量以便达到富有机岩石的地下燃烧、溶浸采矿、提高石油采收率、用于供水和灌溉的雨水收集和地下水补给、防洪、地下水水电、防止地下水污染等实用目的的设施的一系列专利技术的一个最新专利技术。迄今已批准的专利包括US5868202、US6030048和US6158517。在多孔介质中流体分子(水、油、空气等)流动已与电子流动进行了比较，因此所述的设施称为集成水路或水文单元，这两个术语在本文可互换。所有这些专利技术的关键是提高地下流体流量的特殊设备。本专利技术涉及这些设备范畴，它们可安装在地下，以便控制流体在多孔介质中流动的方向和速度。这些设备的作用类似电子工业中的晶体管，所以将改变地下水流量的专利技术称为地下水转换器或简称为水转换器。本申请还涉及大型过滤器的专利技术，从而允许很高的洪水或污水的过滤量。
技术介绍
地下水占地壳水的95％，但现在的供水大部分来自地表水体河流、湖泊、堤坝后的水库等。因为地表水能迅速流入和流出地表水库，所以使用地表水。通常，地下水未被充分开发，不仅是因为流出留量受限，还限制了例如水电生产的应用，而且还因为低的流入留量使消耗掉的地下水的补给困难而且费钱。地表水体是用于雨水收集和地下水补给设施的最常见形式。对于收集降雨的地表流量来说，堤坝后水库是最有效的。建造高堤坝后的大型水库的人力和经济费用太高以致现在堤坝的建设和规划越来越少。目前的地下水补给的方法是洞穴中的泉水或往钻进已消耗地下水层的井中注水。由于环境和经济考虑，这些实践受到限制。本专利技术涉及建造地下水转换器和地下水过滤器的基础计划，以便可使地表水迅速过滤、贮存或补给消耗的地下水，或可将地下水迅速泵出，用于城市和陆地供水、灌溉或水电生产。
技术实现思路
地下水转换器由埋在半导水基质中的导水设备组成。导水设备通常由直径有限的多孔管组成。半导水基质由一层或多层砾石、砂、碎石和/或其他粗岩屑组成，垂直于流向有大的截面直径。在多孔管以水平方式埋在多层沉积层或碎石层的场合下，水横向流入或流出管的留量(根据伯努利定律)可等于水竖直流入或流出半导水基质的留量(根据达尔赛定律，因此可在自然或人工建立的水力势下达到水迅速流入或流出地下的稳态。附图简介在附图中，附图说明图1(a，b，c，d)为有一个地下水转换器作为发射器和另一个地下水转换器作为收集器的水文单元。图1a为用于在多孔介质中短时贮存地表水的水文单元的示意图，说明用于预期项目的各种地下水转换器的配置。四个直线型地下水转换器2形成四个封闭的排水道。将水连续地从地表水源4送入地下水转换器，以便维持不变的正水力势。长方形的地下水转换器6为连续泵出水的收集器，它构成水文单元的负水力势。势差导致水流从排水道2通过多孔介质进入收集器6。该图的比例为1∶2000。根据本专利技术，可建造更大或更小的水文单元。图1b为排水道的剖面图，说明水送入直线型的地下水转换器的多孔管10，水从此渗入半导水基质12，后者由填在沟槽中的砾石或碎石组成。在水力势差下流动的水然后渗入多孔介质14到收集器6(图1a中)。该图的比例为1∶2000。根据本专利技术，可建造更大或更小的水文单元。图1c为收集器部分的剖面图，说明收集器由一层在坑槽中的砾石或碎石作为半导水基质16组成，它再用泥浆或其他不渗透的材料18充填。收集器壁的上部20为不渗水的，但下部22为多孔且可渗透的，以致水可从多孔介质14横向通过这部分壁渗入基质16。水通过地下水转换器的底部进入，因为垂直于流向有更大的截面积而水量大于横向流。多孔管24埋在半导水基质中。它们以能在管与基质之间有最大的表面接触的方式排列。该图的比例为1∶100。根据本专利技术，可建造更大或更小的收集器。图1d为收集器部分的剖面图，说明来自多孔管24的水聚集并流入井眼26，后者的渗入深度深于半导水基质28的底部。将水泵出井眼，以保持收集器的水力势，即足够低的水文单元的负极性，为输送每日的消耗所需的规定量的水提供足够大的水力梯度。该图的比例为1∶100。根据本专利技术，可建造更大或更小的井眼。图2为水文单元中地下水运动的方向，其中由流出地下水转换器-收集器的水流引起水力运动；在未来项目的设计中进行了计算机模拟研究。注意，水运动的方向主要垂直向上进入收集器30，而从河流32下的区域到收集器30下的区域大部分是横向运动。因为在项目的现场，砾石沉积层为300～600米厚，所以垂直于横向流的截面积也是很大的。计算机模拟程序可根据水由河流的向下渗流、它的横向流动和它的最终上升到收集器，来计算在维持稳定态的同时，水流出收集器的最大泵速。图3(a，b，c)为用于其他项目的地下水转换器的实验水文单元。图3a为地下水转换器-补给器的横截面剖面图，它由地下水转换器34与成层的砾石地下水过滤器36组成。地表水源的水(收集雨水或河流洪水)进入“水塔”38，并流入贮水器40。然后洪水通过以砾石的梯粒床层来表征的地下水过滤器36向下渗透，过滤并进入地下水转换器的半导水基质34、多孔管42，并泵出用于消费。图3b为图3a的地下水转换器-补给器的纵向剖面图，它由地下水转换器34和地下水过滤器36组成。地表水源的水(收集雨水或河流洪水)进入“水塔”38(见图3a)，并流入贮水器40(见图3a)。然后水通过以梯粒床层来表征的分层床层36向下渗出，过滤并进入基质34和多孔管42。然后水向下进入井眼46，再泵出46。在井眼46中的水位为负极性，并控制着导致水由地下水过滤器36渗滤的水力势差。图3c为地下水转换器-补给器的示意图。它由埋在半导水基质34中的多孔管42组成。水在泵出之前先由贮水器和过滤器渗入基质和地下水转换器的多孔管。图4与提供绿化用水的项目有关，用于收集雨水贮存的实验地下水转换器。代替多孔管，用于这样的地下水转换器的导水设备由埋在半导水的砂中的渗透性高的砾石直线型排列组成。贮存在贮水层48或50中的水被土壤52或泥浆54的毛细管作用吸收，以滋养草根和/或其他植物根。在地表下的地下水面可通过泵入或泵出井眼(或通过井眼)的水来调节。当水位高于58时，上层砂层48为贮水层。当水位低于60时，较低的砂层50为贮水层，而上层砂层48为水毛细管作用上升到土壤52的隔水层，从而使水的蒸发损失最少。具体实施例方式地下水转换器在用于供水的集成水路中的应用城市供水的现在水源主要为地表水库。在许多地方建造堤坝，并很容易由水库提供灌溉和/或城市用水。在雨季收集水以便在旱季使用；例如在季风气侯区域的大都市高雄，在美浓乡附近本来要建造一座142米高的堤坝。该计划预计耗资25亿美元以上，由于各种安全和环境考虑，这一计划必需放弃。世界水坝委员会的最新研究清楚地指出，建造高堤坝的人力、环境和经济费用极高。迫切需要高堤坝的替代方案。我们已研究了开发用于大量日常供水的地下水的各种替代方案的可行性，例如美浓堤坝的替代方案，以便为高雄市供水。按照预算，大城市地区每天另外的水耗量为1.6百万米3/日，即差不多600百万米3/年。老浓溪水系统的每年降雨量为17亿米3，而在高坪溪口的每年流量为85亿米3。因此，由老浓流域的水量足以提供高雄市的需要。问题是，在5至10月的雨季，在季风区域降雨量很大，而在11至4月的旱季降雨量则很小。关键的问题有两方面a)在地下贮水层收集和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有用于收集、贮存和输送水的水文单元的集成水路，所述的集成水路包括一个或多个由埋在控制流体流动方向和流量的半导水基质中的地下水导体形成的地下水转换器，其中由半导水介质形成的所述的基质垂直于流向有大的截面积。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：许靖华，
申请(专利权)人：许靖华，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]