天风王朝的皇都,坐落于龙川与沧浪两河交汇的冲积平原之上,沃野千里,漕运便利,自古便是繁华富庶之地。然而,这片土地的繁荣,始终被一个千年痼疾所困扰——水患。
每逢夏季汛期,上游雪山融水加之暴雨倾盆,两条大河水位暴涨,汹涌的洪水常常冲毁堤坝,淹没农田屋舍,甚至威胁皇都外郭的安全。历代王朝皆投入巨资兴修水利,加固堤防,但始终未能根治。洪水,如同悬在皇都头顶的一柄利剑,不知何时便会落下。
这一年春末,气象观测显示,今年上游积雪尤厚,夏季恐有大汛。工部上书,请求紧急拨款,对皇都外围最关键的“双龙闸”及附近堤坝进行加固,并研讨根治之策。朝堂之上,皇帝下旨,召集工部能吏、水利大家,以及知行学宫专精格物与营造的弟子,共同会诊此千年难题。
在学宫派遣的弟子中,有一个身材瘦小、双手却异常灵巧的少年,名叫巧儿。他出身皇都普通的工匠家庭,父亲是木匠,母亲是绣娘。他自幼便对各种工具、材料、结构有着超乎常人的兴趣与敏感。一块木头在他手中,能变成会动的鸟儿;几根竹篾,能编出承重惊人的小桥。进入学宫后,他并未选择热门的文气修行或经典释读,而是进入了相对冷门的“天工院”,师承墨灵夫人一脉的机关营造之学。
接到参与皇都水利工程的任务,巧儿既兴奋又感到沉甸甸的责任。他随着工部官员和学宫师长,多次实地勘察双龙闸及周边河道、堤坝。
双龙闸建于前朝,结构宏大,由巨大的条石砌成,是调控龙川河水入沧浪河、减轻皇都方向压力的关键。但它存在一个致命缺陷——闸门的开启和关闭,完全依赖人力与畜力,反应迟缓。洪水瞬息万变,往往闸门还未调整到位,失控的水流已经漫过或冲毁了其他薄弱环节。
“必须改进闸门!”工部老尚书捶着腰,看着那需要数十人才能推动的厚重闸板,愁眉不展,“但要如何改?加大人力?设计更省力的绞盘?都试过,效果有限。”
其他水利大家和学宫弟子也纷纷提出方案,有的建议加固加高堤坝,有的提议在上游开辟分洪区,有的则设计更复杂的联动闸门系统,但要么工程浩大远水难救近火,要么结构复杂可靠性存疑。
巧儿没有急着发言。他像往常一样,沉默地观察着。他看河水的流速,看闸门两侧水位的细微差异,看闸板抬起时水流的变化,甚至用手去感知石质闸座那冰凉而粗糙的质感。他脑海里浮现的,不是宏大的理论,而是平日里观察到的许多微小现象:风吹动风车,水流带动水碾,甚至家里那扇被母亲抱怨、总能被穿堂风自行吹动的旧窗棂……
“力的作用是相互的……水流本身,就蕴含着巨大的力量……”他喃喃自语,一个大胆的念头逐渐清晰。
几天后,在工部衙门举行的方案研讨会上,当众人争论不休时,巧儿怯生生地举起了手,在师长鼓励的目光下,走到了悬挂着的河道图纸前。
“诸位大人、先生,”他的声音还有些稚嫩,但眼神专注,“学生以为,我们或许不必与洪水蛮力相抗。水之力,沛然莫御,何不……借水之力,以制水之势?”
众人目光聚焦在他身上,有好奇,有怀疑。
巧儿拿起炭笔,在图纸上的双龙闸位置,画出了一个结构奇特的闸门草图。它与传统垂直升降的闸板截然不同,由数扇可以绕轴旋转的弧形叶片组成,形似一朵半开的莲花。
“学生设想,将此‘自调节水闸’替换旧闸。”巧儿解释道,“其核心在于,每一扇弧形叶片的转轴位置经过精密计算,并非在中心,而是偏于一侧。当上游水位正常时,水流对叶片两侧压力基本平衡,闸门保持在一个基础的开启度,保证通航与正常流量。”
他顿了顿,指着草图上的关键部位:“一旦上游水位上涨,超过预设的警戒线,增大的水压会主要作用在叶片靠上游一侧面积较大的部分。由于转轴偏心,这股压力会产生一个旋转的力矩,推动叶片自动向关闭方向转动,从而减小闸门开口,限制洪水下泄流量,起到‘预警’和‘初期限流’的作用。”
他继续画着联动结构:“反之,如果下游水位因暴雨或其他原因异常升高,甚至可能形成倒灌时,下游增大的水压则会作用在叶片另一侧,产生反向力矩,推动叶片向开启方向转动,加大泄洪量,防止下游淤积或倒灌破坏闸体。”
“整个过程,”巧儿最后总结道,“无需人力干预,完全依靠水位变化自身产生的力量来驱动闸门进行适应性调节。它就像一个懂得‘审时度势’的守门人,根据水流情况,自动做出最有利的反应。”
会场内一片寂静。工部的老吏们皱着眉头,努力理解这闻所未闻的结构。一些水利大家则陷入沉思,在脑海中推演其可行性。
“异想天开!”一位资深的工部郎中率先质疑,“且不说这弧形叶片、偏心转轴制造起来何等困难,单说其可靠性!若被水中杂物卡住,岂不失效?如何保证其转动灵敏?洪水之力何其狂暴,这精巧结构,一击即碎!”
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