專利名稱：能使雨水人工回灌的地質循環式水幕栽培系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種能使雨水人工回灌的地質循環式水幕栽培系統，其為利用存在于地下的地熱來大幅節約冬季設施栽培的供暖費，在使用地下水而利用地熱時，能夠防止地下水的過度使用而導致地下水不足現象并將其用作穩定的熱源。
背景技術：
眾所周知，通常在塑料溫室、玻璃溫室等設施(以下，稱作“溫室”)內栽培蔬菜、果樹、花卉等農作物的栽培稱作設施栽培，關于設施栽培，人為地制造最適合于農作物生長的環境，并在短期內生產并上市出相比于露地更優異的農作物來進行銷售，從而能夠得到最大限度的利潤，能進行全年栽培，因此在農村廣泛實施。但是，在冬季設施栽培中最重要的是農作物所需的溫度維持，但油價上漲時，供暖費負擔加重，所以存在涉及整個設施栽培帶來不良影響的問題。為了解決如上所述的對供暖費負擔的問題，近年來，應用冬季在溫室的外部噴灑全年維持15°C左右溫度的地下水并提高溫室內的溫度的利用了地下水的水幕栽培法?？墒?，以往所使用的利用地下水的水幕栽培法通過排水路等丟掉使用過的地下水，從而在長期使用時，由于地下水的過度抽出而導致整體地下水的水位降低或者相繼枯竭的同時存在需要在其他場所形成地下水孔或者使下水孔的深度形成得深的問題等。作為為了改善這樣的問題的技術，有韓國國內注冊專利第888039號所公開的一種利用了地下水的水幕栽培設施供暖及地下水返還裝置。該技術提供一種再次向地下返還水幕形成中使用的地下水、從而防止地下水的枯竭的方法。可是，上述專利第888039號以向為了供給地下水而形成的地下水孔返還水幕形成中使用的地下水的方式構成。即，該技術在地下的溫暖的地下水中混合水幕形成中使用的冰涼的地下水而用于水幕形成中。因此，該技術存在水幕形成中使用的地下水的溫度不均勻、或者地下水的溫度低不能在水幕形成中使用的問題。

發明內容
本發明為了解決這樣的問題而開發，其目的在于，提供一種能使雨水人工回灌的地質循環式水幕栽培系統，在用地下水形成水幕來調節冬季溫室的供暖和夏季溫室的內部溫度時，在抽水井和注水井之間具有適當的隔開距離，從而防止地下水的水位降低或枯竭以供給穩定的地下水，其中，能夠以幾乎均勻的溫度供給地下水。此外，本發明的另一目的在于提供一種能使雨水人工回灌的地質循環式水幕栽培系統，通過延長至巖床層而形成的巖床注水井和延長至沖積層而形成的沖積注水井分別注入隨著與大氣接觸而氧濃度變大的地下水和雨水，從而提高水幕形成中使用的地下水的回收率，將微生物的活動導致氧消耗的還原環境的沖積層轉換為氧豐富的氧化環境，因此減少在礦物質中鐵和錳向地下水溶出的量，能夠同時確保減少在水幕形成時溶解鐵和錳的沉淀引起的溫室的透過率降低導致的損害。
本發明的能使雨水人工回灌的地質循環式水幕栽培系統，其特征在于，其包括溫室，其由內側溫室和外側溫室構成，該內側溫室以形成內部空間的方式從地面豎立設置，該外側溫室包圍上述內側溫室并在上述內側溫室的外側與上述內側溫室隔開一定間隔進行設置，以形成水幕空間；水幕形成用管，其在上述水幕空間的上部以上述內側溫室的長度方向設置，使地下水向上述內側溫室的外部面流淌，以形成水幕；地下水供給單元，其從位于與上述溫室接近的位置上的抽水井中抽出地下水并供給到上述水幕形成用管；以及地下水返還單元，其回收從上述水幕形成用管噴射而用于水幕形成的地下水，將其收集到返還集水箱中，并將所收集的地下水通過位于與上述抽水井相隔一定距離的位置上的巖床注水井和沖積注水井向地下返還，上述巖床注水井延長至巖床層而形成，上述沖積注水井延長至沖積層而形成，上述抽水井與上述巖床注水井和上述沖積注水井之間的距離滿足以下條件通過上述巖床注水井和上述沖積注水井返還的地下水在充分預熱的狀態下向上述抽水井的地下水側移動，不產生上述抽水井中的地下水不足現象。上述地下水返還單元可以包括地下水收集返還通道，其在上述內側溫室的外側下部沿長度方向形成；回收管，其使在上述地下水收集返還通道中收集到的地下水移動； 上述返還集水箱，其收集沿著上述回收管移動的地下水；以及地下水返還管，其使上述返還集水箱所收集的地下水向上述巖床注水井和上述沖積注水井移動。上述地下水返還單元還可以包括返還用泵，該返還用泵抽出在上述返還集水箱內收集到的地下水，將使通過上述地下水返還管而向上述巖床注水井和上述沖積注水井移動。本發明還可以包括雨水供給單元，該雨水供給單元收集向上述外側溫室滴落的雨水并供給到上述返還集水箱，以向上述巖床注水井和上述沖積注水井供給雨水。上述雨水供給單元可以包括雨水收集通道，其在上述外側溫室的外側下部沿長度方向形成；以及雨水供給管，其將上述雨水收集通道和上述返還集水箱相互連接。上述雨水供給單元還可以包括凈化裝置，該凈化裝置設置于上述雨水供給管，用于凈化雨水。上述溫室可以以多重方式形成上述內側溫室，在上述內側溫室與上述外側溫室之間、上述內側溫室之間分別形成上述水幕空間，分別設置上述水幕形成用管，由此形成多重水幕結構。上述溫室可以以多重方式形成上述內側溫室，僅在上述內側溫室與上述外側溫室之間形成上述水幕空間，設置上述水幕形成用管。如上構成的本發明的能使雨水人工回灌的地質循環式水幕栽培系統再次向地下返還為了形成水幕而使用的地下水，從而防止地下水的水位降低或枯竭，也不需要再次鉆出或(形成或)較深鉆出地下水孔，能夠減少設施費用，具有能夠消除地下水的枯竭導致的問題的效果。此外，本發明的為了供給地下水的抽水井和為了向地下返還用于水幕形成中的地下水的注水井以預定的距離相隔，從而具有能夠消除地下水的溫度變得不穩定的問題的效^ ο此外，本發明收集雨水并將收集的雨水與用于水幕形成中的地下水一同向地下供給，從而具有如下優點不僅具有解決地下水位枯竭問題、能夠確保豐富的地下水的效果，而且減少地表流出量，從而具有減少洪水的效果。此外，本發明通過延長至巖床層形成的巖床注水井和延長至沖積層形成的沖積注水井分別注入隨著與大氣接觸而氧濃度變大的地下水和雨水，從而提高用于水幕形成中的地下水的回收率，將微生物的活動導致氧消耗的還原環境的沖積層轉換為氧豐富的氧化環境，因此減少在礦物質中鐵和錳向地下水溶出的量，具有能夠同時確保減少在水幕形成時溶解鐵和錳的沉降引起的溫室的透過率降低導致的損害的效果。


圖1是示出本發明的一實施例的能使雨水人工回灌的地質循環式水幕栽培系統的概略透視圖。圖2是圖1所示的能使雨水人工回灌的地質循環式水幕栽培系統的概略截面圖， 示出地下水用于水幕形成中、收集用于水幕形成中的地下水并向地下返還。圖3是圖1所示的能使雨水人工回灌的地質循環式水幕栽培系統的概略截面圖， 示出收集雨水并與用于水幕形成中的地下水一同向地下供給。圖4是示出本發明的另一實施例的能使雨水人工回灌的地質循環式水幕栽培系統的概略截面圖。符號說明
10 溫室11內側溫室
12 外側溫室13水幕空間
20 水幕形成用管30地下水供給單元
40 地下水返還單元50雨水供給單元
具體實施例方式下面，結合附圖詳細說明本發明的優選實施例。在此之前，本發明的說明書和權利要求書所使用的用語或單詞并不以通常或詞典上的意思限定并解釋，發明人為了以最佳的方法說明其本身的發明，需要立足于能適當定義用語概念的原則，解釋為本發明的技術思想相符的意思和概念。因此，本說明書所述的實施例和附圖所示的構成只不過是本發明的最優選的一實施例，均不代表本發明的技術思想，因此在本申請角度，應該理解為可以具有能夠代替這些的多種相等物和變形例。如圖1 圖3所示，本發明的能使雨水人工回灌的地質循環式水幕栽培系統大體由如下部分構成溫室10，其由內側溫室11和外側溫室12構成，以形成水幕空間13 ；水幕形成用管20，其設置在上述水幕空間13上部并向內側溫室11的外部面Ila噴射地下水， 以形成水幕；地下水供給單元30 ；其向上述水幕形成用管20供給地下水；地下水返還單元 40，其將從上述水幕形成用管20供給并用于水幕形成中的地下水再次向地下返還；以及雨水供給單元50，其向地下供給滴落到上述外側溫室12的雨水。上述溫室10由內側溫室11和外側溫室12構成，該內側溫室11以形成用于栽培農作物的內部空間的方式從地面豎立設置，該外側溫室12在上述內側溫室11的外側與上述內側溫室11隔開一定間隔進行設置。另外，上述外側溫室12在內側溫室11的外側與上述內側溫室11隔開一定間隔進行設置，由此在上述外側溫室12與內側溫室11之間形成空間，該空間用作能夠形成水幕的水幕空間13。如圖4所示，上述內側溫室11也可以以多重方式形成，以又具有形成其他水幕的其他水幕空間13，這樣的上述水幕空間13可以通過內側溫室11以多重方式形成。即，上述溫室10可以以多重方式形成上述內側溫室11，在上述內側溫室11與上述外側溫室12之間、在上述內側溫室11之間分別形成上述水幕空間13，分別設置上述水幕形成用管20，由此構成多重水幕結構。此外，上述溫室10也可以以多重方式形成上述內側溫室11，僅在上述內側溫室11與上述外側溫室12之間形成上述水幕空間13，設置上述水幕形成用管20。上述水幕形成用管20設置在水幕空間13的上部，使從地下水供給單元30供給的地下水沿著內側溫室11的外部面Ila流淌，以形成水幕。這樣的水幕形成用管20以如下方式構成以內側溫室11的長度方向長長地設置， 并具有噴射地下水的多個孔或噴嘴，以在內側溫室11的外部面Ila形成水幕。即，如圖1 和圖2所示，在上述水幕形成用管20上形成多個孔或噴嘴，以相對于上述水幕形成用管20 的長度方向向兩側噴射地下水。上述水幕形成用管20也可以設置在水幕空間13的左右側面下部。上述地下水供給單元30將全年一直維持15°C左右的地下水的供給到水幕形成用管20，并具有抽水井31，其位于與溫室10接近的位置上；地下水供給管32，其連接上述抽水井31和水幕形成用管20 ；以及供給用泵33，其設置在上述地下水供給管32上，抽出地下水，移動到水幕形成用管20側而進行供給。在此，在上述抽水井31的下部側具有吸入地下水時利用的篩網。另外，上述供給用泵33通常使用地面旋轉泵或水下電動泵。上述地下水返還單元40再次向地下返還從水幕形成用管20排放而用于水幕形成中的地下水，并具有地下水收集返還通道41，其在內側溫室11的外側下部沿長度方向設置，收集用于水幕形成的地下水；回收管42，其使在上述地下水收集返還通道41收集到的地下水移動；返還集水箱43，其收集沿著上述回收管42移動的地下水；巖床注水井46和沖積注水井47，其位于與上述溫室10接近的位置上；以及地下水返還管44，其使上述返還集水箱43中收集到的地下水向巖床注水井46和沖積注水井47移動。在此，在上述巖床注水井46和沖積注水井47的下部側形成注入地下水時利用的篩網。通常，地下水存在于由沙子和粘質土構成的沖積層中，也存在于常見有龜裂的巖床層中。另外，大量的地下水能夠在常見有龜裂的巖床層中得到，在深度深的巖床層中能夠穩定地得到一定溫度的地下水?？墒牵跊_積層的下部總存在巖床層，微生物的活動通常在沖積層中較活躍。因此，為了減少后述的微生物導致的溶解鐵和錳的濃度，優選將較多包含有氧的還原水和雨水同時注入到巖床層和沖積層。因此，本發明中以如下方式構成分別具備延長至巖床層而形成的巖床注水井46和延長至沖積層而形成的沖積注水井47，從而提高用于水幕形成中的地下水的回收率，將微生物的活動導致氧消耗的還原環境的沖積層轉換為氧豐富的氧化環境，因此減少在礦物質中鐵和錳向地下水溶出的量，能夠同時確保減少在水幕形成時溶解鐵和錳的沉淀引起的溫室10的透過率降低導致的損害。另外，在上述返還集水箱43還可以設置返還用泵45，利用上述返還用泵45抽出的地下水通過地下水返還管44向巖床注水井46和沖積注水井47供給。在此，上述返還用泵45使用通常的排水泵。未設置上述返還用泵45的情況下，以重力的方式向地下返還地下水，設置上述返還用泵45的情況下，以加壓方式向地下返還地下水。上述巖床注水井46和沖積注水井47在與地下水供給單元30的抽水井31相隔預定距離的位置上形成。上述抽水井31與巖床注水井46或沖積注水井47之間的距離過遠的情況下，通過巖床注水井46和沖積注水井47返還的地下水向抽水井31的地下水側移動的時間變長，從而有時會產生地下水不足現象。另外，上述抽水井31與巖床注水井46或沖積注水井47之間的距離過近的情況下，通過巖床注水井46和沖積注水井47返還的地下水以未預熱(加熱)的狀態向抽水井31的地下水側移動，從而產生地下水的溫度變得不均勻、 或者用于水幕形成中的地下水的溫度變低的問題。另外，抽水井31與巖床注水井46和沖積注水井47的距離和個數因設置區域的地下水保有量、土壤和巖床的透水性質等環境要素的不同而不同。即，抽水井31、巖床注水井 46和沖積注水井47各自的個數，根據這樣的環境要素可以以1 多個多個、多個1:1 或多個多個多個相對應。因此，抽水井31、巖床注水井46和沖積注水井47之間的距離和個數優選檢查設置區域的環境要素后設定距離和個數。另外，在利用于塑料溫室水幕栽培區域中的地下水中鐵和錳大多具有高的濃度。 這是因為形成在地下的還原環境。通常，通過降雨等來地表水向地下滲透時，地下水形成溶解氧氣高的氧化環境。這樣溶解氧氣濃度高的地下水豐富的含水層再次變化為還原環境是與地下水內的微生物活動的增加有緊密的關系。通常，塑料溫室水幕栽培區域位于地下水流出河邊，并且用于降解農作物栽培時噴灑的有機質肥料和植物的降解物質等的微生物的氧消耗變得活躍，因此形成還原環境。 在還原環境中地下水的溶解氧枯竭，此時微生物利用含水層介質所含的鐵和錳礦物的電子，該過程中鐵和錳從固體狀態的礦物中游離并在地下水中以溶解狀態存在。因此，大部分的水幕栽培區域中溶解的鐵和錳表現出高的濃度。另外，塑料溫室水幕栽培時利用的地下水噴灑在塑料表面時，水滴實現與大氣中的空氣接觸，再次通過氧化作用產生鐵和錳的沉淀。因此，這樣在塑料表面沉積的鐵和錳氧化物質減少塑料溫室的透光能力，對農作物生長產生問題。相反，利用在塑料溫室水幕栽培中的地下水在水幕栽培時噴灑在塑料表面的過程中與大氣接觸，該過程中再次收集的水的氧氣濃度變得豐富。此外，聚集的雨水也在下落的過程和在塑料溫室收集的過程中制作成具有高的氧氣濃度的水。這樣的氧氣高的水持續向含水層注入時，周圍的地下水的氧氣濃度也持續變高。 在含水層形成這樣的環境時，鐵和錳僅在還原環境溶出，因此氧氣高的水與鐵和錳高的還原環境的地下水混合的同時再次在含水層介質中沉淀。因此，經過長時間而形成含水層的人工回灌時，整體上含水層的地下水形成氧化環境，水幕栽培時不產生鐵和錳導致的問題。因此，本發明中以具有雨水供給單元50的方式構成。上述雨水供給單元50收集滴落到外側溫室12的雨水而向地下供給，并具有雨水收集通道51，其以外側溫室12的長度方向形成，以收集滴落到外側溫室12的雨水；以及雨水供給管52，其使在上述雨水收集通道51收集的雨水向返還集水箱43移動。另外，上述雨水供給單元50還可以具有凈化裝置53，該凈化裝置53設置于雨水供給管52，用于凈化移動的雨水。上述凈化裝置53使用通常的骨料層，將雨水通過骨料層，去除雨水所包含的雜質。
上述雨水供給單元50可以以如下方式構成設置將沿著外側溫室12的外部面 1 向下部流淌的雨水向地下水收集返還通道41引入的板，在收集返還通道41上代替雨水收集通道51來發揮作用。上述供給用泵33、返還用泵45和閥(未圖示)通過通常的控制用面板(控制部) (未圖示)控制，上述控制用面板(控制部)從溫度傳感器和水位傳感器那樣的多個傳感器 (未圖示)接收信號并控制供給用泵33、返還用泵45和閥等。下面，對如上構成的本發明的能使雨水人工回灌的地質循環式水幕栽培系統的運轉關系進行說明。首先，地下水供給單元30的供給用泵33驅動并抽出抽水井31內的地下水。于是， 抽出的地下水通過地下水供給管32向水幕形成用管20供給，供給到水幕形成用管20的地下水通過孔或噴嘴噴射到內側溫室11的外部面Ila而流淌，從而形成水幕，用于水幕形成中的地下水在地下水收集返還通道41收集，收集到的地下水再次通過回收管42向返還集水箱43收集。向上述返還集水箱43收集的地下水通過地下水返還管44向巖床注水井46和沖積注水井47移動并向地下返還。向地下返還的地下水對地下進行移動并預熱(加熱)，這樣的地下水向地下水供給單元30的抽水井31側移動，再次通過供給用泵33抽出并利用于水幕形成中。這樣，地下水循環，從而能夠解決地下水的持續抽出導致的地下水的不足那樣的問題，同時解決地下水溫度的不穩定性。此外，收集滴落到外側溫室12的雨水并與返還的地下水一同向地下供給，從而具有能夠提高地下水的水位的效果。即，近年來排水設施非常發達，雨水向地下水滲入不足，通過這樣的現象存在地下水的水位變低或枯竭的問題，但通過雨水供給單元50能夠消除這樣的問題。此外，本發明通過延長至巖床層形成的巖床注水井46和延長至沖積層形成的沖積注水井47分別注入與大氣接觸導致氧濃度豐富的地下水和雨水，從而提高用于水幕形成中的地下水的回收率，將微生物的活動導致氧消耗的還原環境的沖積層轉換為氧氣豐富的氧化環境，因此減少在礦物質中鐵和錳向地下水溶出的量，能夠同時確保減少在水幕形成時溶解鐵和錳的沉降引起的溫室10的透過率降低導致的損害。
權利要求
1.一種能使雨水人工回灌的地質循環式水幕栽培系統，其特征在于包括溫室(10)，其由內側溫室(11)和外側溫室(12)構成，該內側溫室(11)以形成內部空間的方式從地面豎立設置，該外側溫室(1 包圍所述內側溫室(11)并在所述內側溫室 (11)的外側與所述內側溫室(11)隔開一定間隔進行設置，以形成水幕空間(13)；水幕形成用管(20)，其在所述水幕空間(1 的上部以所述內側溫室(11)的長度方向設置，使地下水向所述內側溫室(11)的外部面(Ila)流淌，以形成水幕；地下水供給單元(30)，其從位于與所述溫室(10)接近的位置上的抽水井(31)中抽出地下水并供給到所述水幕形成用管00)；以及地下水返還單元(40)，其回收從所述水幕形成用管00)噴射并用于水幕形成的地下水，將其收集到返還集水箱(43)，并將所收集的地下水通過位于與所述抽水井(31)相隔一定距離的位置上的巖床注水井G6)和沖積注水井G7)向地下返還，所述巖床注水井G6)延長至巖床層而形成，所述沖積注水井G7)延長至沖積層而形成，所述抽水井(31)與所述巖床注水井G6)和所述沖積注水井G7)之間的距離滿足以下條件通過所述巖床注水井G6)和所述沖積注水井G7)返還的地下水在充分預熱的狀態下向所述抽水井(31)的地下水側移動，不產生所述抽水井(31)中的地下水不足現象。
2.如權利要求1所述的能使雨水人工回灌的地質循環式水幕栽培系統，其特征在于， 所述地下水返還單元GO)包括地下水收集返還通道(41)，其在所述內側溫室(11)的外側下部沿長度方向形成； 回收管(42)，其使所述地下水收集返還通道所收集的地下水移動； 所述返還集水箱(43)，其收集沿著所述回收管0 移動的地下水；以及地下水返還管(44)，其使所述返還集水箱所收集的地下水向所述巖床注水井 (46)和所述沖積注水井G7)移動。
3.如權利要求2所述的能使雨水人工回灌的地質循環式水幕栽培系統，其特征在于， 所述地下水返還單元GO)還包括返還用泵(45)，該返還用泵0 抽出在所述返還集水箱^幻內收集到的地下水，使其通過所述地下水返還管G4)向所述巖床注水井06)和所述沖積注水井G7)移動。
4.如權利要求1所述的能使雨水人工回灌的地質循環式水幕栽培系統，其特征在于， 該地質循環式水幕栽培系統還包括雨水供給單元(50)，該雨水供給單元(50)收集向所述外側溫室(1 滴落的雨水并供給到所述返還集水箱(43)，以向所述巖床注水井06)和所述沖積注水井G7)供給雨水。
5.如權利要求4所述的能使雨水人工回灌的地質循環式水幕栽培系統，其特征在于， 所述雨水供給單元(50)包括雨水收集通道(51)，其在所述外側溫室(1 的外側下部沿長度方向形成；以及雨水供給管(52)，其將所述雨水收集通道(51)和所述返還集水箱相互連接。
6.如權利要求5所述的能使雨水人工回灌的地質循環式水幕栽培系統，其特征在于， 所述雨水供給單元(50)還包括凈化裝置(53)，該凈化裝置(5 設置于所述雨水供給管 (52)上，用于凈化雨水。
7.如權利要求1所述的能使雨水人工回灌的地質循環式水幕栽培系統，其特征在于，所述溫室(10)以多重方式形成所述內側溫室(11)，在所述內側溫室(11)與所述外側溫室(1 之間、在所述內側溫室(11)之間分別形成所述水幕空間(13)，分別設置所述水幕形成用管(20)，由此形成多重水幕結構。
8.如權利要求1所述的能使雨水人工回灌的地質循環式水幕栽培系統，其特征在于， 所述溫室(10)以多重方式形成所述內側溫室(11)，僅在所述內側溫室(11)與所述外側溫室(1 之間形成所述水幕空間(13)，設置所述水幕形成用管00)。
全文摘要
本發明的能使雨水人工回灌的地質循環式水幕栽培系統具有溫室(10)，其由內側溫室(11)和外側溫室(12)構成，以具有水幕空間(13)；水幕形成用管(20)，其在所述水幕空間(13)的上部以所述內側溫室(11)的長度方向設置；地下水供給單元(30)，其從位于與所述溫室(10)接近的位置上的抽水井(31)中抽出地下水并供給到所述水幕形成用管(20)；地下水返還單元(40)，其回收從所述水幕形成用管(20)噴射并用于水幕形成中的地下水，收集到返還集水箱(43)并將收集的地下水通過位于與所述抽水井(31)相隔一定距離的位置上的巖床注水井(46)和沖積注水井(47)向地下返還；以及雨水供給單元(50)，其收集向所述外側溫室(12)滴落的雨水并供給到所述返還集水箱(43)以向所述巖床注水井(46)和所述沖積注水井(47)供給雨水。
文檔編號A01G9/24GK102150583SQ20101059144
公開日2011年8月17日 申請日期2010年12月16日 優先權日2009年12月22日
發明者金用喆, 高坰錫 申請人:韓國地質資源研究院