羅波尼
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現代科技鑿井取水,古人如何高效取水

台灣去年颱風沒來,今年梅雨季未到,各地缺水的情況越加嚴重,尤其是西半部科學園區用水龐大,甚至到了需要鑿井取水的階段,不然無水產線根本無法維持。現代當然是以高效率的機械鑽井,搭配幫浦馬達與管線,高效率抽取地下水源,那在古代尚未工業革命的時代,到底該如何有效率的取水呢?

台灣去年颱風沒來,今年梅雨季未到,北北基冬季陰雨綿綿,而東部地區不若西半部用水龐大,因此除了此兩地區外,其他區域缺水的情況越加嚴重,尤其是科學園區用水龐大,甚至到了需要鑿井取水的階段,不然無水可用,產線根本無法維持。

水庫蓄水量分布

目前缺水的情況主要分為三個地區,分別是桃竹苗、彰化台中雲林以及台南高雄,相當於對應到竹科、中科與南科,從經濟部水利署的水庫及時數據可發現,好幾個水庫已經是告急或是見底的狀態,庫存量大概也只能撐個30至60天。

台灣北部水庫蓄水量,圖來自經濟部水利署
台灣中南部水庫蓄水量,圖來自經濟部水利署


雖然已經採取節水措施,科技用水已比去年節省10%,水能回收盡量再利用,但仍然需要做最壞的打算,進行抗旱對策,鑿井取水,現代當然是以高效率的機械鑽井,伴隨幫浦馬達與管線,高效率抽取地下水源,那在古代尚未工業革命的時代,到底該如何有效率的取水呢?

古井取水

大多數人的第一印象的古井,如同下方的圖一般,一個取水的木桶,用繩索與轉動裝置固連接,人們拉動繩索,使木桶慢慢地下降,打起水後再拉起,一次次取用一個水桶的量。

古井取水裝置


只要有毅力,終將能收集好幾個木桶的水量,但每次取水就是一件苦差事,需要付出勞力才能完成,有沒有辦法更輕鬆呢?

手閥取水

於是手閥(Hand Pump)便誕生了,像是現代水龍頭的取水裝置,只要不斷拉動拉桿,水自然從像水龍頭的出口流出。不過我們習慣使用的水龍頭,水是因為單純重力流出,而手閥的水源依然是水井,還是需要克服重力才能打水,那到底是怎麼做到的呢?

手閥取水裝置


原理就跟吸管相同,當我們用吸管喝飲料時,因為吸管中的空氣被吸走,吸管內部的氣壓降低,壓力不平衡下,水就被壓進吸管,我們就能喝到水了。

所以當手閥往上拉動時,因為氣壓降低,內部的閥門打開,下方水井的水就如同被吸上來了,當手閥往下回覆時,打開的閥門被往下壓關閉,而被吸上來的水便停留在手閥的空間內,因此只要不斷重複拉動手閥,就是像水龍頭般,水不斷源源流出,使取水變得方便許多。

手閥取水原理,圖源Handpumps for Rural Water Supply Jenna Martin, USF Civil & Environmental Engineering


隨著水利工程的發展,現在供水以管線進行長距離輸送,還須淨水過濾與檢驗,才能供應至民間,與像古早年代那般的至溪邊取水,或是廣設水井的方式,在城市中早已消失。

台灣雖身處亞熱帶,氣候潮濕,平均年降雨量為2515毫米,是世界平均雨量的3倍之多,但中央群山高聳,平原面積又不足,雨水很快便流進海中,雨季又集中於夏季,自然會面臨缺水問題,只能靠大家努力互相節約用水,共度缺水的難關。

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