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水利知识

追溯水利历史,没有管廊前我们如何实现供水?

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我们现在各家用的自来水都是通过管廊设计实现供水到户。但,你想过没有,在没有管廊的时代人们如何取水?接下来就让我们回顾历史,看看水利工程的发展。

  每一个宏伟建筑的的背后,是无数工程师、建筑工人智慧结晶和辛劳的汗水。

  早在两千多年前,暗渠系统就在古波斯、印度、埃及和其他中东国家中出现了。这些供水系统利用山坡里凿开的隧道将水灌溉到低处的平原。其中比较有名的就是亚述人在公元前691年建造的石灰岩渡槽。

  该渡槽将干净的淡水带进了尼尼微市(亚述的首都,今位于伊拉克),据记载,这条10米高、275米长的水道大概用了两百万个大石块。尼尼微市渡槽也为古巴比伦城的存在提供了有利的证据。

  三百年后,更具规模且保存较好的渡槽系统出现了。虽然罗马人建造的渡槽不是最悠久,但一定是最伟大的。

  从公元前312年到公元226年,在这500多年的时间里共有11座输水渡槽拔地而起。它们将水从最远达92公里外的水源地输送至城内。其中一些渡槽甚至仍在使用中,我们依然可以在希腊、意大利、法国、西班牙、北非和小亚细亚等地看到这些伟大的渡槽遗址。

  这些渡槽系统共有420km长,其中50km架在了石拱桥上,其余的都建设在了地下。地下管道主要由石头和陶土组成,但也有一些是木头、皮革、青铜等材料。

  水仅通过重力流入城市,通常经过城内的一系列配水箱。罗马著名的喷泉和浴池的水源均由此供应。一般来说,罗马人不会储存富余的水,多余的水一般被用来冲洗下水道以改善城市的公共卫生。

  就在罗马人幸苦劳作修建渡槽的同时,当时的中国正处于西汉时期,就在中国的新疆也出现了同样伟大的输水灌溉工程——坎儿井。

  《汉书·西域传》记载:大井六,通渠也,下流涌出,在白龙堆东土山下可以看出。这个工程有6个竖井,井下通渠引水,显然就是近代的坎儿井。

  坎儿井由竖井、暗渠、明渠组成,全靠人工挖掘。坎儿井大多数分布在吐鲁番和哈密盆地,一直沿用至今。如今仅吐鲁番盆地就有坎儿井约1100多条,总流量18立方米/秒,灌溉面积47万亩,对发展当地农业生产和满足居民生活需要等都具有很重要的意义。

  随着罗马帝国中央集权在4世纪和5世纪瓦解,其境内的渡槽系统也遭到破坏。在随后中世纪(公元5世纪持续到15世纪)的大部分时间里,西欧的国家就没有继续使用渡槽了,人们又回到了从井水和当地河流中取水的时代。

  到了14世纪,拥有大量人口(40,000人)的布鲁日(比利时西北部城市)已经开发了一个供水系统,该系统从一个大型集水池中抽水,使用带链轮的轮子,通过地下管道到公共场所。

  自文艺复兴以来,公共供水系统的重大进步得益于泵和管材的改进。到16世纪末,伦敦发明了一个新系统,使用固定在伦敦桥下的五个水轮泵来供应这座城市。与此同时,巴黎在Pont-Neuf也有一个类似的装置,能够每分钟输送450升的水。

  但紧接着下个世纪,这两个城市就面临了从更远的地方输送水源的需求。一家私营公司从距离大约60公里的查德韦尔河(River Chadwell)向伦敦建造了一条渡槽,该条渡槽利用了200多座由木材建造的小桥梁。一名法国同行将泵和渡槽结合起来,将Marly的水越过山脊带到塞纳河上方约160米的渡槽中。

  17世纪末到18世纪初,托马斯•泰尔福德和威廉姆斯•杰斯普用了十年时间建造了英国最长的,也是世界上最高的运河渡槽,庞特基西斯特水道。庞特基西斯特输水道及运河全长18公里。这条工业水道在什鲁斯伯里(Shrewsbury)的塞文河(Severn)和默西河(Mersey)上的利物浦港(Port of Liverpool)之间建立一条重要的商业联系。

  这条水上要道实现了资源、原料和大宗商品的自由流通,为英国工业革命时期经济的腾飞起到了巨大的作用。这个已有200年历史的工程奇迹,已于2009年获得了世界遗产的称号。

  18世纪和19世纪的最主要创新之一就是蒸汽式泵的引进和加压系统的改进。正是由于技术上的迭代,供水系统也开始在发达的地区告别了重力流的模式。在压力下抽水的一个好处是,供水系统终于可以摆脱土地轮廓的束缚了。

  压力管系统的不断进步、演变也促进了人们对更好管材的追求,从木制管、到铸铁管、再到钢铁管。到了20世纪初,对大型水管进行选材时,人们更偏爱使用钢筋混凝土材料。而现如今用于较小地下管道最常见的材料已经是球墨铸铁了,因为它更坚固,且更有韧性。

  人们对清洁水的需求,从来都没有改变过。

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