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都江堰鱼嘴分水原理

鱼嘴分水堤坐落在岷江中游的顶端。它将奔腾而来的岷江一分为二,外江为原始河床内江用于引流灌溉,其巧有二。

都江堰鱼嘴分水原理

其一是它利用内江河床低而枯水季节六成引水,外江河床宽则洪水季节6成泄洪。所谓“分四六、平潦旱”正是此理。内江低矮狭窄,枯水期水量不丰,水流尽向低处,内江得水六成。洪水期水量过剩,由于内江河床狭窄,当水位上升至一定高度时,外江宽阔的河面自然引走多余的水量,细测下来,竟是科学的6:4和4:6。分配由水量的变化而自动调控。

其二是鱼嘴处于岷江中游第一弯的末端,它巧妙地利用了弯道流体力学的自然法则,即表层水流入凹岸,低层水流入凸岸。鱼嘴的使命,是要将尽量清澈的江水引入内江,而内江入水口正好处于江弯外测,也就是江弯的凹岸。于是表层水、沙石含量较少的江水自然涌入内江,而底层水则顺着江弯的凸岸挤向外江,绝大部分沙石也就在外江河道上滚动,留沉。据资料表明,仅仅由于鱼嘴的巧妙的“站位”,就能自动将沙石的80%排在外江。所谓“四六分洪、二八排沙”说的便是这个道理。

翻车的工作原理是:其上、下链轮,一主动,一从动,绕在轮上的翻板就是传动链,这个翻板兼做提水的工作件,一面带动翻车转动,一面把水提上来。长期以来,翻车成为我国农村中应用最广、最为重要的一种提水机械。马钧对翻车进行了改进,制造了新式翻车,结构精巧,能连续不断地提水,效率大大提高。这种新式翻车也较省力,儿童都能转动。以后,这种翻车发展为龙骨水车,对我国农业生产的发展起了重要作用。

翻车,是一种刮板式连续提水机械,又名龙骨水车,是我国古代最著名的农业灌溉机械之一。《后汉书》记有毕岚作翻车,三国马钧加以完善。翻车可用手摇、脚踏、牛转、水转或风转驱动。龙骨叶板用作链条,卧于矩形长槽中,车身斜置河边或池塘边。下链轮和车身一部分没入水中。驱动链轮,叶板就沿槽刮水上升,到长槽上端将水送出。如此连续循环,把水输送到需要之处,可连续取水,功效大大提高,操作搬运方便,还可及时转移取水点。我国古代链传动的最早应用就是在翻车上,是农业灌溉机械的一项重大改进。

补充: 制造背景

马钧

我国在东汉以前的主要提水灌溉工具是桔槔(音结高,jié gāo)和辘轳。不过这两种灌溉工具都不是连续运动,只能间歇式地由低处向高处提水,劳动生产效率很低,若地势比较高,则无法引水灌溉,为了解决这个问题,马钧认真研究了以往的灌溉工具经过多次试验,设计制造了一种新的灌溉机械——翻车(又叫踏车、水车或龙骨车),它不仅可以直接在农田水利灌溉应用,而且结构轻巧灵便,效率高,儿童都能转动,胜过原来提水工具百倍。

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