发明堰的人堪称天才!为何要在水流湍急的河流中修筑一堵“墙”?它又能发挥怎样的作用呢?实际上,它并非普通的墙,而是堰。堰看似毫不起眼,却对河流的走向与水位有着至关重要的影响。
我们不妨通过一个小实验来一探究竟。在一个特制装置里,模拟出一条水流湍急的小河,此时小河的水位为1.4厘米。当我们在小河中间修建一座堰后,堰左右两边的水位瞬间出现巨大落差。左边水位高达2厘米,而右边水位则低至0.4厘米,两边的水深差距超过了70%。
这一现象可以用能量守恒定律来解释。堰提升了左边的流体势能,同时为确保左边能量不变,只能降低流体速度。流速变小后,小河的过流面积增大,流动高度也大幅提升。右边流体的势能发生变化,转化为动能。但为保证右边能量不变,堰会阻止过流面积过大或过流高度过高。最终结果是,左边流速变慢,右边流速变快。
将这个实验应用到实际生活中,会发现一个奇妙现象。每当汛期来临,河流的水位会急剧暴涨,严重威胁着河流沿途居民的安全。若在河流的某个河段修建堰,上游水位虽仍会上涨,但下游水位将大幅降低,如此一来,下游发生洪涝灾害的可能性便大大降低。当然,在修建堰之前,需要先转移上游居民。
总的来说,堰极大地降......
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