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在水流当中设置障碍物

时间:2022-08-23 百科知识 版权反馈
【摘要】:列奥纳多·达·芬奇对于河流维护及控制作了总结性讨论:“可以设计障碍保护河岸免受水流摩擦的影响。”列奥纳多·达·芬奇在水利工程方面创立了一个实用的分支,致力于创新使用障碍物体来控制河流流水及沉淀物的堆积。图例的目的是为了表明,如何恰如其分地放置障碍物来影响河水水流,以达到导流的目的。因为水流只是在这个位置回旋一次,然后立即离开,见手稿三第四个议题。放置障碍物时,绝对不能将前方垂直面朝向河床。

大英图书馆说明

列奥纳多·达·芬奇对于河流维护及控制作了总结性讨论:“可以设计障碍保护河岸免受水流摩擦的影响。”这是这一页中最重要的观点。列奥纳多·达·芬奇在水利工程方面创立了一个实用的分支,致力于创新使用障碍物体来控制河流流水及沉淀物的堆积。

他的计划是将河流的主流导向河道的中间位置,用这种方式来保护河岸。图例的目的是为了表明,如何恰如其分地放置障碍物来影响河水水流,以达到导流的目的。

列奥纳多·达·芬奇经常将同类性质的大小现象对比,并发现其中的不同之处:“大洪水的水浪汹涌澎湃,在洪水暴发的时候,会像小河平时一样,在河道中形成天翻地覆的变化。但是小河中流动的水流特别小,水浪从水面到底部的运动所形成的运动幅度非常小。而在特别大的水浪中,数量不变的水,却可产生巨大的运动幅度,这样的水看起来不再清澈,而根据运动幅度的大小,水流变得或是烟瘴弥漫,或是雾气腾腾,或是泡沫翻滚。”  

达·芬奇的天才发明(三)

弹射器(模型图)

野战炮(模型图)

如果对水流来说,障碍物是永久性的,那么水流因障碍物所形成的冲击坑也会长久不变。如果对于水流来说,障碍物是可移动的,那么因障碍物所形成的冲击坑的位置也会经常变动。如果可移动障碍物靠近河岸,则障碍物立即成为整个河流改变方向的起因,这是因为从障碍物和河岸之间穿过的水流不断冲蚀,会挖空这河岸。

而且即使障碍物在河水水流的后方,朝向河床方向,水流不会再冲击河岸原有的冲蚀位置,那里已经形成的冲击坑也不会继续扩大或加深。因为水流只是在这个位置回旋一次,然后立即离开,见手稿三第四个议题。从冲击坑跳跃到对岸的水流,在这边的河岸也不会形成类似的新冲击坑;这边的冲击不断增加,然后恢复跳回上次的冲击坑下方;随着时间的推移,冲击不断持续,直到冲击力逐渐消失,水流恢复到河流正常的水流之中。放置障碍物时,绝对不能将前方垂直面朝向河床。这是为了避免河水对这一面的冲击,使障碍物从前部和两边被水流抬起。没有河流的支流……

流经广袤平原地带的、河岸极为低矮的河流,河床很不稳定。如果不将这些水流导入河流深处,从一边河岸反冲回来的水流可能将对面的河岸冲毁。这里最深的地方是河流在洪水期间形成的,因为水流不断冲过以前沉淀下来的沙石堆,越过沙石堆后,可能在后方很远的地方冲击出水坑。

在洪水过后,沙石堆从水中冒出来,沙石堆脚下的水坑将附近较高水位的水吸引过来。那么假如水从an流出,流入整个acnm底部,底部的水流会遭遇障碍物,从而失去冲击力,形成凸起ab,为水流adbm所携带的沙石所构成。当水流将这些沙石冲击到那里,因为水流缺乏足够的动力,只能将所携带的东西丢在那儿,并且在下降运动前歇个脚,酝酿新的冲击力并挖空底部C。

由于河水退去,整个河流的水流会流向冲击坑,因为那里是最低点。如果水流平稳,河水水流则永远不会改变方向,河床和两岸都比较平整,平稳的气流也不会对河水产生多大的影响。在水流流过的地方一旦出现不平静,那么水流的冲击力度便立即显得反复无常,从而导致其他部分的河床及河岸也变得不再平整。

当水流上的冲击力不再相同,水流的不稳定就会导致河床不再平整。原本稳定流动的水流因为风速的不稳定而显得不再规则,风冲击水流或者受到水流的阻力。水流运动速度过快或过慢,都会在河床上形成或大或小的冲击坑。如果河床坡度保持不变,水流流过的河床宽窄会导致水流速度加快或减慢。河床坡度的变化,会使对河岸造成的毁坏分布得很有规则,形成的阻力也相等。

在河流变窄或有堤坝拦截的地方,水流变得缓慢。而不管水流是穿过这一段还是越过这一段,它都会因为流速慢而逐渐被快速流动的水流所替代。经过长途跋涉,水流到达终点,变得越来越慢;相反,如果水流经过直线长途旅行,在到达终点的时候,速度反而越来越快。从河流引出的运河源头如果没有过大的运动,那么不久的将来,这些运河将逐渐充满沉淀物。

从河流上引水,每条水道应该从河流主流冲击的地方开始。如果没有开拓水道,河流永远不会弯曲变形,在引水的地方产生水流的反射运动冲击,水道才有能力接纳河流的流水进来。当急速流动的河水穿过沼泽,在流经的地方,水流会将杂质堆满沼泽,而只保留可供水流充分通过的渠道。

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