1238年,阿尔罕布拉宫在西班牙的格拉纳达开始建造,这是一座由纳斯里德王朝修建的宫殿。它不仅是一座宏伟壮观的建筑,更是一座带有明显防御性质的宫殿。为了增强其防御能力,宫殿被精心选址在了一个高200多米的山顶上,这样可以更好地俯瞰和守卫周围的地域。
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然而,宫殿的建造者们面临着一个严峻的挑战,附近的一条河流与宫殿之间存在着200米的落差,如何将河水引入宫殿成为了一个亟待解决的问题。
为了解决这一难题,工程师们绞尽脑汁,最终将目光投向了更远的河流上游。在距离宫殿6公里处,他们发现了一个理想的位置,这里的河水高度恰好高于阿尔罕布拉宫。于是,工程师们组织工人在这里修建了一个分水闸口,通过这一设施,河水被成功地引导了出来。
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接下来,工程师们巧妙利用山脊的自然地形,设计了一条平缓的引水渠,即“皇家运河”。这条引水渠沿着山脊蜿蜒前行,最终将水顺利地引入了位于山顶的阿尔罕布拉宫,为宫殿提供了充足的水源。
水的问题解决了,但是喷泉、桑拿房、泳池等设施需要足够的水压,显然这点高度差水压是不够的。为了解决这个问题,只能上畜力了。工程师在阿尔罕布拉宫后方更高的位置建设了一个超大水池,与宫殿的高度差有几十米,然后再在水池旁边凿一个60米深的竖井,再横着凿出一个引水隧道,让“皇家运河”的水通过引水隧道自流到竖井里。
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接着在竖井上架水车,通过畜力转动水车,把竖井的水泵入水池。然后再从水池修一个引水渠进入阿尔罕布拉宫,水压就增大了很多,这样一来就可以修建喷泉了。
阿尔罕布拉宫中有很多喷泉,最精巧的一个喷泉是12狮子时钟喷泉。这座喷泉从正午12点开始喷水,每个狮子代表一个时辰,站在大理石圆盘底座上。到了次日正午12点,全部狮子喷水,然后开始重置。每一个狮子代表一个时辰,也就是两个小时。比如早上6点,这里总共有9只狮子喷水。
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这是怎么做到的呢?
原理其实非常简单,在12个狮子上方有一个大碗,碗上有一个管道以恒定的水流往碗里注水,碗中有12个洞,每个洞连接下方不同的狮子嘴。而每个洞的高度不一样,工匠通过计算,水上升到下一个碗中的洞所需要的时间正好是一个时辰,这要经过周密的计算。
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喷泉的重置机关更是非常巧妙,在碗中央有一个虹吸装置,随着碗里面的水位提高,虹吸装置的水柱因为水压上升,当上升到一定高度时,水柱拐弯向下流,在水流的虹吸效应下,大碗里的水在几秒钟就能放干,狮子也不再喷水,这样就能周而复始。只要大碗上的水管不断往里面注水,这个12狮子时钟就可以一直运行下去。
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喷泉排出去的水也并不会浪费,它们会自流到温泉浴场。首先经过浴场的底部,这里设置了一个大的铜锅,下面点燃木柴就能对铜锅里的水进行加热。热水会通过管道输送到浴室的各个房间里,产生的水蒸气也通过管道输送到温泉浴场的柱子上,由喷口喷出水蒸气,人们可以在这里蒸桑拿。
城堡内特设有一个士兵生活区,该区域相较于城堡的其他部分,地理位置要高出6米之多。因此如何高效且稳定地将水源输送至这一高地,成为了工程师们需要解决的关键问题。
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为了解决这一难题,工程师们巧妙地设计了一个独特的供水系统。他们在士兵生活区的下方安装了一个大型圆盘装置,当水流经此处时,会被引导至圆盘上旋转流动。圆盘底部巧妙连接着一根水管,这一设计是关键所在。
随着水流在圆盘上形成涡流,其强大的旋转力量产生了负压效应,大量空气被这股涡流吸入水管中。这一过程中形成的气压差异,成为了推动水流上升的强大动力。借助这一气压的力量,水管中的水被顺利地压升至6米高的士兵生活区,为士兵们的营房提供了稳定且充足的水源。
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整个阿尔罕布拉宫的供水设计不仅满足了宫殿的日常用水需求,还带来了一个意想不到的好处。它所在的地区是西班牙的格拉纳达,这里属于典型的地中海气候,夏季炎热干燥,冬季温和多雨。
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在炎热的夏日,阿尔罕布拉宫的供水系统通过太阳光照射,使得流动的水体蒸发产生水汽。这些水汽不仅为整个宫殿增添了湿润度,改善了室内环境,而且蒸发过程中还带走了大量的热量,有效地降低了宫殿的温度,让居住在其中的人们能够感受到一丝凉爽与舒适。