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只要在湍急的河流中修建一堵墙就能有效避免村庄的洪水灾害,而这堵墙就叫堰。为何简简单单的一堵墙却有抵御洪灾的效果?让我们一起来做个实验。

这是模拟的一条湍急河流,现在它的水位是1.4厘米,然后在河流中间修建一个堰,此时的上流水位上升到2厘米,而下游的水位却下降到了4毫米,相比之前降低了70%的水位。这种现象可以用能量守恒定律来解释。

如果在河流中间修建一个堰,上游的势能就会增加,在总能量不变的情况下势能增加水流速度就会变慢,而下游则刚好相反,势能减少水流速度就会变快。

洪水灾害的主要原因是发生暴雨时大量的雨水使河流水位上升导致村庄被淹没。如果在河流中修建一座堰,下游的水位就会大幅度下降,这样就能有效避免村庄的洪水灾害。但上游的水位增加也会影响周边的生态环境。

聪明的人类很快想到了办法,工程师将堰体改造成锯齿状的结构,这样不仅使过流的面积增加了2倍,同时也能促使泥沙在特定区域沉积,避免河道出现淤积的问题。由此可见能够发明都江堰的人真是天才中的天才。

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