把攔河的水堰設(shè)計(jì)成鋸齒狀是為了好看還是提高效率？

為什么鋸齒堰不用頻繁清淤，而傳統(tǒng)的直線堰要在清淤上花一大筆錢？

現(xiàn)在開始今天的話題：看似無用實(shí)則高效，鋸齒堰原來這么厲害。

工作原理

“帶缺口”的鋸齒堰，藏著水利設(shè)計(jì)的大智慧。把河堰設(shè)計(jì)成鋸齒狀不是為了好看，而是一個(gè)重要的水利原理。

這里不需要你背公式，只要記住“堰的過流能力與堰長(zhǎng)成正比”就可以了，這是理解鋸齒堰優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵。

鋸齒的“之”字形設(shè)計(jì)，將河水的溢流長(zhǎng)度放大數(shù)倍，也就是改變了“堰長(zhǎng)”，當(dāng)同樣的水量通過時(shí)，“鋸齒堰”的過流能力比“直線堰”強(qiáng)了不止一點(diǎn)。

于是，在現(xiàn)實(shí)生活中常常會(huì)看到這樣的情景：

直線堰的溢流前沿呈一條直線，就像單車道一樣，泄洪時(shí)，水流擁擠不堪。

而鋸齒堰不一樣，它的堰頂呈折線，相當(dāng)于把單車道改成了多車道。

泄洪時(shí)，不管水量多大都能順暢通過。正是這些看似無用的折線缺口，讓泄洪來得更高效。

設(shè)計(jì)巧思

鋸齒形設(shè)計(jì)不僅更利于泄洪，還能保護(hù)堰體。

這么說吧，當(dāng)河水來到鋸齒堰時(shí)，上游水位被抬高，水流積攢的勢(shì)能被這些“鋸齒”分流，堰體與水流正面交鋒時(shí)，受到的沖擊更小，鋸齒堰的使用壽命也更長(zhǎng)。

當(dāng)水流越過堰頂時(shí)，鋸齒的凹凸結(jié)構(gòu)把水流分成多股細(xì)流，這些細(xì)流“化整為零”，把大部分動(dòng)能“打散”，V型齒槽像一個(gè)個(gè)小滑梯。

水流撞擊這些“滑梯”形成渦流，水中夾雜的泥沙隨渦流調(diào)轉(zhuǎn)方向，只有少部分淤積下來積累在齒槽下方的“指定區(qū)域”。

這種“點(diǎn)狀聚集”的泥沙清理起來比直線堰形成的“泥沙墻”要容易多了。

增效降本

總的來說，鋸齒堰的優(yōu)勢(shì)在于設(shè)計(jì)升維，它放棄“攔水”轉(zhuǎn)而“導(dǎo)水”，解決了傳統(tǒng)直線堰效率低又難清淤的問題。

有人說，鋸齒堰好是好，但這種帶造型的設(shè)計(jì)是不是成本很高呢？事實(shí)恰好相反，鋸齒堰便宜好用，被稱為“性價(jià)比之王”。

鋸齒堰的主要建筑原料為水泥砂漿，造一個(gè)鋸齒堰花不了多少錢，而且工程量少，建好就能用，還不需要后期維護(hù)。

即便是清淤，也比普通直線堰容易，根本輪不上大型機(jī)械出手，更不需要又挖又鏟大動(dòng)干戈。

便宜好用的鋸齒堰最大的應(yīng)用場(chǎng)景是山區(qū)丘陵地帶。

想想也知道，這種地方地勢(shì)高低起伏，山坡陡峭、河道曲折、水流湍急，能把鋸齒堰的優(yōu)勢(shì)全都發(fā)揮出來，既能幫著蓄水又能滿足泄洪。

從上世紀(jì)90年代開始，山東臺(tái)兒莊就相繼建成大大小小十幾處鋸齒堰，有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅12座鋸齒堰的攔蓄水能力就能達(dá)到33.6萬立方米。

這些分布在臺(tái)兒莊地區(qū)大大小小的鋸齒堰發(fā)揮了巨大作用，幫助當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)民伯伯增加了75萬公斤的糧食產(chǎn)量，可謂當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)的一大功臣。

小設(shè)計(jì)立大功。沒想到吧？平平無奇的鋸齒堰竟然有這么多小巧思。

你見過鋸齒堰嗎？除了鋸齒堰，你還能想到哪些實(shí)用的設(shè)計(jì)巧思？快來評(píng)論區(qū)留言吧。