從不同的空間尺度、水上水下的視角,遇見溪流。
大自然的水勢能削減機制
➥是如何緩和洪水的暴衝的呢?
河溪,作為一個能量系統
常言道「有土斯有財」,有吐司……ლ(´ڡ`ლ)
在河溪裡,則是「有水斯有能」!
水從高處往低處流,自然會產生位能。
當天降大雨時,水流移動所產生的能量變大,也會產生更多更多、搬運或削掘砂土的力量。
➫而這些水勢能量,會透過各種阻力來削弱,
現在我們所見的地形地貌,就是長期互動下、逐漸趨於穩定的狀態哦!
當水勢能量很大時,會看到這些現象
流速很快很急、挾帶泥沙
河道灘地留下倒木與大石塊
攻擊河岸造成坡腳淘刷
有誰會消耗減弱水勢能嗎?
有的,其實老天爺安排了些「自然機制」來消能!
輸沙消能
水流攜帶搬運土砂,以及掏刷搬運砂洲邊緣的大小石礫,都會耗能!
骨架消能
水流摩擦石塊的粗糙表面,或通過不均勻河床時,水分子間彼此摩擦,都會耗能!
擺盪消能
左右擺盪的水流,會擴大流路寬度、延長移動路徑,於此同時摩擦、搬運兩側的泥沙。這些通通都會消能!
水勢能都沒被消耗,會怎樣嗎?
護岸:「我會受傷(☍﹏⁰)」
如果河道邊的混凝土護岸很光滑,水流暢行無阻能快速通過,就引導集中水流往這邊集中。因此,當大水來臨時,緊貼護岸的水流,既沒有磨擦消能,也刮不掉什麼來攜帶,就會攻擊混凝土構造下方的河床,導致護岸下方被掏空,使得失去支撐的混凝土面崩裂。
橫向構造物:「我的下方會被淘空(´;ω;`)」
水流從坡降大的河道跌宕時會有回捲的動能,對骨架下方產生掏刷。若落差的骨架被變成很光滑的構造物,水流通過時沒遭遇什麼凹凸不平的摩擦,就會逐漸被這回捲力量掏刷成坑。久而久之造成溪水滲流到河床表面之下的斷流現象。
水壩:「我的下方會嚴重淘刷(PД`q。)」
當水壩將水體攔截儲存,同時會使砂石大量淤積在水壩上方。長期以來,水流因為無法透過挾帶泥沙來削弱水勢,便會開始掏深河床,進而導致我們看到的岩盤出露。有時會因此危及壩體下游的鐵公路橋樑安全。
橋梁:「我可能會跛腳(つд`゚)」
當人為堆置的土石限制了河道範圍,使得水流無法自由地擺盪或分散力量,狹窄通道上的水流只能向下攻擊河床,因而造成特定橋墩的基座外露,影響到橋樑的安全性。