水排背景和原理简介

水排是我国古代一种冶铁用的水力鼓风装置，在公元31年由杜诗创制，其原动力为水力，通过曲柄连杆机构将回转运动转变为连杆的往复运动。人类早期的鼓风器大都是皮囊，我国古代又叫“橐”。一座炉子用好几个橐，放在一起，排成一排，就叫“排囊”或“排橐”。用水力推动这种排橐，就叫“水排”。

杜诗创制的水排，具体的结构当时缺乏记载，一直到元朝王祯在他著的《王祯农书》中，才对水排作了详细的介绍。

“其制，当选湍流之侧，架木立铀，作二卧轮；用水激下轮。则上轮所用弦通缴轮前旋鼓，棹枝一侧随转。其棹枝所贯行桄而推挽卧铀左右攀耳，以及排前直木，则排随来去， 揙冶甚速，过于人力。”——王帧《农书》

选择湍急的河流的岸边，架起木架，在木架上直立一个转轴，上下两端各安装一个大型卧轮，在下卧轮（水轮）的轮轴四周装有叶板，承受水流，是把水力转变为机械转动的装置；在上卧轮的前面装一鼓形的小轮（“旋鼓”），与上卧轮用“弦索”相联（相当于传送皮带）；在鼓形小轮的顶端安装一个曲柄，曲柄上再安装一个可以摆动的连杆，连杆的另一端与卧轴上的一个“攀耳”相联，卧轴上的另一个攀耳和盘扇间安装一根“直木”（相当于往复杆）。这样，当水流冲击下卧轮时，就带动上卧轮旋转。由于上卧轮和鼓形小轮之间有弦索相连，因此上卧轮旋转一周，可使鼓形小轮旋转几周，鼓形小轮的旋转又带动顶端的曲柄旋转，这就使得和它相连的连杆运动，连杆又通过攀耳和卧轴带动直木往复运动，使排扇一启一闭，进行鼓风。

兴建和管理运用好由田间排水调节网、排水沟道、截流沟、排水闸、排水泵站和排水容泄区等组成的排水系统，并配合植树造林，选种耐淹作物品种，调整种植计划，进行深耕细作和多施有机肥等，以获得更好的排水效果和经济效益。

中国的农田排水事业和排水技术已取得许多成功的经验，有了较大的发展，但各地发展不平衡。今后需要进一步加强排水系统的配套，建立完整的田间排沟网，控制地下水位，提高除涝标准，并认真搞好排水试验和排水系统的科学管理，改造低产田，提高排水效益。

①确定排水区的范围与排水任务。

②按水文、地形、地貌、水文地质、土壤及现有水利设施等条件进行排水分区。如高排水区和低排水区，自流排水区和抽排区。

③根据排水区域的地形，选择排水出路和容泄区。

④制订排水标准，合理选定排水方式，布置排水系统，计算排水流量。

⑤布置排水系统建筑物。

⑥协调各排水分区的排水要求，并通过水文水利计算，确定各级排水沟道、建筑物和抽水机电设备的规模。⑦分析排水效果和经济效益。

⑧进行方案比较，确定采用方案。

⑨编制排水工程概算，提出工程实施方案和管理运用意见。2100433B