大英图书馆说明
这一页标题为“三十二项案例”,主要讲述流动的水流,大部分讨论水流的降落和反弹运动。
这一页也包括列奥纳多·达·芬奇基于经验而信心十足地做出的一些现实观察。最后一句,“蒙吉贝罗火山会因距离火山口几千英里之外的能量而喷发!”显示出,列奥纳多·达·芬奇刚开始记录这些想法的时候,就在冥思苦想地球本身的问题。
达·芬奇设计的运河水闸
达·芬奇所设计的运河水闸是他杰出的成就之一。尽管这个水闸的设计图看上去非常简单,但是每一个细节都非常具体。设计图当中包括纵向、横向以及对角线方向加固的木板、铁关节护套、水闸下的放射式地砖,以及水闸的斜切方向,所以达·芬奇设计的水闸又被称作斜切式水闸。
斜切式水闸取代了以前的人字形水闸,可以通过两个或者四个工人的力量转动水闸,结束了以前古老水闸的辛苦劳动。水闸的开放程度控制着水流的流量,更重要的是斜切式水闸的斜切方向是迎着水流的方向,因此在关闭水闸的时候,完全不需要人力,只需要放开牵系水闸的铁索,水流就会把水闸的两道闸门冲击关闭,并且形成密封。
达·芬奇的斜切式水闸被认为是水闸的最佳形式,很快这种水闸就被整个欧洲乃至世界所广泛采用。即使是今天,在巴拿马运河还能够看到这种斜切式水闸。当然,巴拿马运河的水闸看上去更加巨大。
列奥纳多·达·芬奇的运河水闸设计图
根据列奥纳多·达·芬奇的设计图纸修改的运河水闸图
十六项案例
当小河流入大河,小河流水遇到阻拦,自行升高,水流减速,接纳大河较快的水流所携带的泥沙;而大河在流速减慢的情况下,无法冲走的这些泥沙会在小河中沉淀下来。流速快的河流,流水会撼动并裹挟比较重的物体流动。而流速慢的河流上,则漂浮着比较轻的物体。
流入大河的小河,如果水流流速比大河慢,水流将沿着小河结束的一边河岸流动,并成为大河的一部分,直到大河从其流动直线绕开前,依然能看到小河河水汇入的情况。但如果汇入大河的小河流速比大河快,那么小河的水流会冲击大河的对面河岸,将对岸掘开,使得大河河道弯曲变形。
流入大河的几条河流,随着大河水量的升高而同时升高,那么小河流入大河后,大河对面的河岸极少发生变形。小河流入大河的流水,在流入的大河对面发生弯曲,因为当大河的水流较浅且水流流速较慢的时候,小河洪水爆发后会导致大河对面河岸发生弯曲。
大河洪水暴发,水位达到最高点,但小河水位却没有因雨水的增多而升高,那么大河将用大量的物体填满小河河口。当小河河口因为大河洪水而出现大量的石块和其他物质,水流就会从这些障碍物越过,并在障碍物后方的底部开挖出水坑,挖出来的泥土会越过第一个、第二个、第三个障碍物。
既然大河没有能力阻止这些泥沙越过一个个障碍物,水流便变得缓慢,从小河冲出的水流必然冲击这些已经存在的障碍,冲击的水流会被重新弹回到自己的河岸,将河岸冲垮,并影响到对面的河岸。这样随着时间的推移,河床底部的水流会对河床造成冲击,并形成冲击坑。随后大河流水变得笔直,因为水流总是朝低处流动,这是造成水流弯曲的原因。
当两条交汇的河流同时发水,水流各自流动,小河的流水无法战胜大河流水的流速,那么小河流水在大河交汇的河口,水流回流,并形成漩涡运动,持续冲击着大河的河岸,就这样在两河交汇的地方,泥沙沉淀下来。
小河与大河交汇的地方角度越小,大河水流在直线上的距离越长。各自的水流呈现出一段直线流动的状态。任何水流运动的冲击穿过另外一股水流运动的冲击,几乎没有对各自形成影响。一股水流流入另一股水流,在入口的地方两股水流都会升高,而在这样的退缩之后,紧跟着是一股比较强的水流,会对河床造成破坏。大河的河床应该在两河交汇的地方被拓宽,拓宽的幅度和小河的宽度应基本相同,否则两条河水同时泛滥,将淹没交汇处的田园。
当小河横穿流动的大河,小河的水不会被冲到大河之外,但肯定会导致大河的水流弯曲地进入对面的河道。但是如果两条水量相当的河流呈锐角流入大河,三条河流中每一条的水位都会有或高或低的变化。无疑,两条小河在交汇点后的某个地方,会将大河流水在一定程度上抬升,然后在冲击后掉头并形成漩涡。在分开的地方,两股水流之间会形成沙洲,而大河的水流越过沙洲,在流入的地方会形成比较大的冲击坑,将挖掘出的泥沙堆放在沙洲中央。
当阿诺河水水位降低,蒙索拉河暴涨
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