Как с помощью технологии предварительного пара можно использовать туннель большого диаметра для осушения озера снизу?

Общий сценарий Планета, похожая на Землю, но содержащая всего 1% земной воды, поддерживает цивилизацию с допаровым уровнем технологий, которая живет у реки на южной стороне горного хребта.

Орбита планеты изменена проходящей мимо коричневой карликовой звездой, из-за чего она стала на 20 градусов холоднее. На полюсах начинает накапливаться лед, и моря начинают отступать. Горный хребет блокирует способность огромного озера с талой водой к северу от гор двигаться на юг, туда, где базируется цивилизация (планета гористая, и вода просто запирается в виде снега и льда вокруг полюса). Дождь и реки начинают выходить из строя к югу от горного хребта, и люди решают, что необходимо получить доступ к талой воде с севера гор.

Предлагаемый туннель

См. диаграмму: план состоит в том, чтобы выкопать 400 м из старой лавовой трубы в озеро, но озеро находится на более высоком уровне, чем лавовая труба (20 м). Является ли это практическим предложением, и как они выкапывают воду из озера с достаточно большой скважиной, чтобы что-то изменить (> 3 м в диаметре)? Возможно, через несколько лет они смогут прорыть скалу, но опасность прорыва к озеру непредсказуема. Если будет создана только небольшая дыра, скажем, в полметра, вода под высоким давлением рискует вымыть все из туннеля, но не обеспечит достаточного потока для цивилизации.

Как люди могут вырыть туннель с широким отверстием, достаточным для крупной реки на юге, и при этом не быть размытыми?

У нас есть взрывчатка или порох?
Кессон . (И римляне сделали что-то подобное , так что мы знаем, что это вполне возможно.) (Да, у римлян были кессоны.)
Кстати, почти наверняка нижний конец длинной лавовой трубки будет покрыт локальной эрозией. С открытием и исследованием этой трубки связана великая история.
Ancient.eu/article/882/roman-tunnels — хорошее руководство по технике
«Планета, похожая на Землю, но содержащая всего 1% земной воды», не может поддерживать цивилизацию, как мы знаем. Наверное, даже не жизнь, какой мы ее знаем.
@Ash - к сожалению, нет взрывчатки
@Erik - Почему бы тебе не объяснить?
@Slarty: what-if.xkcd.com/103 Третья треть (?) — это то, что вам придется посмотреть.
@ Эрик интригующе, но на моей планете 1,35 x 10 ^ 16 тонн воды, поэтому ее вряд ли можно считать водой. Его достаточно, чтобы заполнить более 3 морей размером со Средиземное. Поскольку моря относительно мелкие, поверхностных вод даже больше, чем в трех средиземноморских морях. Так что также достаточно для небольшого выветривания.
Небольшое обновление после более подробного рассмотрения проблемы: первое, что хочет человек, отвечающий за операции, - это вентиляционная шахта из верхней части лавовой трубы в чистый воздух наверху. Воздух становился немного грязным из-за всех этих шахтеров и их фонарей, так далеко вверх по холму от входа в трубу.
Я могу представить себе идею копать туннель, пока не увидишь каплю воды, а затем бежать как сумасшедший. Это немного непредсказуемо, но это сработает.
@JBH Да, это может сработать, но, скорее всего, я боюсь, что это может просто вылиться из очень маленькой бреши. Прорыв площадью один квадратный фут с высотой напора 20 м приведет к такому сильному потоку воды, что дальнейшие работы по очистке будут практически невозможны. И хотя это может создать всевозможные трудности в туннеле, общий поток по сравнению, скажем, с Нилом будет жалким. Им может повезти, а может и нет (как и с шахтерами!)
@Slarty Слив небольшой пролома - это то, как разрушаются земляные дамбы. Давление воды, указанное на вашей диаграмме, никогда не позволит брешь оставаться на уровне (например) всего одного квадратного фута. Если только туннель не проходит на 100% через твердую породу. Даже это в конце концов разрушится. Я продвигал эту идею не потому, что она не сработает, а потому, что она непрактична. Это сработает, учитывая время. В противном случае таких мест, как Гранд-Каньон, не существовало бы. Вода всегда разрушает.
@JBH, у тебя есть хорошая идея. Я думал, что это будет вулканическая порода, представляющая собой лавовую трубку, но опять же, при прорыве они будут далеко от лавовой трубки, так что это может быть все еще лава, но это может быть осыпь, пепел или кто знает что. Как вы говорите, это сработает, но может занять много времени.
Проблема с количеством воды на вашей планете заключается не в том, может ли она поддерживать наличие морей, а в том, достаточно ли на ней влаги, чтобы люди могли дышать, чего на самом деле нет. Кроме того, если создается только небольшое отверстие, поток воды будет увеличивать его, пока оно не совпадет с туннелем. также имейте в виду, что римские шахтеры были рабами, поэтому, если они умирали, римлянам было все равно, в шахтах и ​​так была ужасная смертность.
@John Можете ли вы уточнить, почему, по вашему мнению, людям будет недостаточно влажности для дыхания? Люди могут жить в оазисе в Сахаре, и это довольно сухо. Так почему бы не на берегу маленького моря в моем мире?
@Slarty В Сахаре по-прежнему высокая влажность по сравнению с вашей планетой. В Сахаре относительная влажность составляет 25 %, в Денвере, штат Колорадо, около 15 %, на вашей планете в среднем будет менее 1 %, что означает, что человек, отдыхающий в прохладной комнате, будет терять литры воды в день только для того, чтобы испарения из их легких, так же, как человек на земле в сильную жару, выполняющий высокие упражнения, теперь подумайте о том, что происходит, когда этот человек тренируется в жарком месте. Но настоящая проблема заключается в том, что растения никогда не смогут потреблять столько воды, сколько они теряют.
Также не странно, что люди занимают всего 1% планеты, современная человеческая цивилизация полностью занимает только 14% поверхности планеты.
@John На моей планете открытые моря шириной в сотни миль. Люди живут у моря и с наветренной стороны моря. Я не думаю, что влажность в непосредственной близости от них будет проблемой. За 2000 миль отсюда может быть неприятно сухо, но они там не живут. Кроме того, влажность на Южном полюсе может составлять всего 0,03%, и люди прекрасно выживают там, если на улице одеты соответствующим образом.
@Slarty Нет, если в нем 1% воды на Земле, для масштаба 1% воды на Земле примерно вдвое меньше, чем на Земле осталось несколько ледников. Не было бы ни морей, ни ледяных шапок. вам повезет увидеть стоячую воду где-нибудь на такой планете. Что касается Антарктики, то обезвоживание — это известная проблема, которая требует множества мер по смягчению последствий, включая увлажнители и даже оборудование для экстренной внутривенной гидратации.
@John Я думаю, что фигура ледников, которую вы упомянули, также включает ледяные шапки, и в Антарктиде и Гренландии заперто огромное количество водяного льда. Если бы он растаял, уровень моря поднялся бы на 70 метров, но некоторые из них могли бы оказаться ниже уровня моря. Альтернативный расчет: общая площадь поверхности океанов Земли = 361 900 000 кв. км, а объем = 1 335 000 000 кв. км. Исходя из этого, 1% земной воды должно быть достаточно, чтобы затопить площадь, равную всем земным океанам, на глубину примерно 27 м. Я что-то упустил здесь?
@Slarty Мое число не включает подземный лед, а подъем на 70 м в основном связан с тепловым расширением, лед не оказывает большого влияния. Что еще более важно, вы забываете, что крошечное количество воды не распространяется на ВЕСЬ круговорот воды. большая его часть упадет на землю и исчезнет или замерзнет на полюсах. Дождь в принципе невозможен, если планета достаточно остыла для жидкой воды на поверхности.
@John Независимо от того, в какой степени тепловое расширение объясняет некоторую разницу в цифрах, 1% воды Земли по-прежнему способен покрыть всю поверхность земных океанов водой на глубину до 27 метров. Потеря воды ледяной шапкой — справедливое замечание, и я использую его во второй части вопроса. Возможно, для начала температура должна быть немного выше, чтобы предотвратить образование ледяных шапок. Что вы имеете в виду под ударом о землю и исчезновением?
около 3% земной воды находится в земле в виде воды или вечной мерзлоты. грунтовые воды не очень подвижны, если только их не много. многим месторождениям подземных вод миллионы лет, то есть они содержат ту же самую воду, которая попала в них миллионы лет назад.
Я не включил это. Я предполагал, что океан, море, озеро, лед и речная вода были удалены с Земли и 1% был добавлен обратно. Я полагаю, это зависит от того, насколько сильно вы отжали Землю для начала. Я подозреваю, что в мантии также много воды и гидратированных минералов, которые я также исключил.

Ответы (4)

Закройте лавовую трубу со стороны озера. Затем раскройте его.

Лавовая трубка соединяется с озером. Предположительно он заполнен водой. Предположительно также люди могут получить доступ к трубе или, по крайней мере, знать, где она находится внизу в озере, потому что иначе как они могли бы составить этот план?

Постройте препятствие, чтобы течь по лавовой трубе. Я представляю что-то вроде большой деревянной двери с просмоленной веревкой на внутренней (трубчатой) стороне для улучшения уплотнения. После постройки поднимите его на гору, утяжелите камнями и свесьте с причалов на горе выше, чтобы он оказался перед лавовой трубой. Сгнить в ближайшее время не собирается. Что вода холодная.

Теперь, когда ваши копатели доберутся до глубокой стороны трубы, они получат прилив воды, когда труба опорожняется. Затем струйка, когда давление воды из озера прижимает дверь к трубе. Давление будет крепко держать эту дверь. Ваши шахтеры могут закончить трубу по своему усмотрению.

Если они планируют заранее, они могут встроить в дверь что-то вроде регулируемого люка. чтобы они могли открыть его, оставив на месте. Может быть удобно регулировать поток. Возможно, они захотят закрыть его снова, если им нужно будет сделать ремонт.

Я вижу четыре способа, как это можно сделать:

Кессон спускается со льда. (Нужна металлургия)

введите описание изображения здесь

Копайте лавовую трубу по направлению к озеру большую часть пути, останавливаясь на короткое время.

Разбить лед. Постройте 20-метровую герметичную коробку с открытым дном, откачивайте воду, накачивайте в нее много воздуха, чтобы давление вытесняло воду, заключайте в нее своих рабочих и начинайте копать к лавовой трубе. Запечатайте лавовую трубку на нижнем конце. Соедините трубы под высоким давлением, затем сбросьте давление воздуха в кессоне. Вода потечет по лавовой трубе и разрушит вашу печать на нижнем конце.

Кессоны - это боль без паровых насосов (вам может понадобиться насос, запряженный лошадьми, или группы людей, которые качают), но они возможны.

Также остерегайтесь кессонной болезни – изгибов.

Порох и соль.

(Редактировать: в более позднем редактировании вы сказали, что пороха не будет. Так что игнорируйте это. Я просто оставляю это для дальнейшего использования)

введите описание изображения здесь

Туннель к озеру столько, сколько вы смеете, останавливаясь в нескольких метрах от. Позаботьтесь о том, чтобы основание туннеля было как можно более гладким, возможно, даже положите слой бетона.

Заполните последние несколько метров туннеля порохом, включите фитиль, а затем заполните туннель примерно на метр соли до герметичности, с твердыми блоками соли посередине и рыхлой солью по бокам. Затем положите за ним несколько деревянных досок, прикрепите к стенам, а затем заштукатурьте его простой известково-цементной штукатуркой для дополнительного усиления и воздухонепроницаемости.

Световой предохранитель. Порох взрывается. Структура из соли и дерева не дает взрывной волне проникнуть в туннель, а вместо этого разрушает скалу. Вода (и камни) текут в камеру, где был порох.

Вода соприкасается с солью и растворяет ее, быстро проникая сквозь вашу соль. По мере того как соль разрушает доски и известковое армирование, в конечном итоге стекает соленая вода.

Через несколько часов вытекающая вода очистит от соли, досок и большинства мелких камней. Гладкое дно позволяет им течь вместе с водой.

Дрель и плотина

введите описание изображения здесь

Постройте металлическую дверь высотой 25 м. Опустите его на уровень земли ниже отверстия. Затем копать с двух сторон.

Когда доработано. Поднимите дверь.

Если вы установите направляющие рельсы, вы можете использовать их в качестве плотины, чтобы контролировать поток позже.

Примитивная ТБМ

Постройте рельсы и линию стеллажей от уровня земли вдоль лавовой трубы до новой трубы. Соберите металлическое сверло размером с трубу, установите его на рельсы и на стойку, прикрепите к некоторым шестерням и попросите людей/лошадей тянуть, чтобы сверло вращалось и продвигалось вперед.

Как он продвигается еще на метр. Проложить еще метр пути.

Поскольку сверло имеет размер туннеля, оно хорошо закупоривает отверстие, особенно если сделать его длинным цилиндром за конической частью. Когда вода начнет просачиваться внутрь, продолжайте двигаться по всей длине конуса, чтобы гарантировать У нас есть отверстие на всю ширину, но у вас все еще есть часть цилиндра для безопасности.

Как только вы доберетесь до этой части, начните поворачивать шестерни в другую сторону, заставляя ТБМ отступать обратно по туннелю в лавовую трубу и обратно к входу в гору. Вода будет просачиваться мимо вас, но это должно быть наполовину приличное уплотнение, и tbm должен оставаться на гусенице и стойке.

У входа в гору, когда тропа и река расходятся, ТБМ идет по тропе, и вытекает полная река.

Как вы извлекаете хвосты с помощью примитивной ТБМ (измельченная порода имеет примерно такой же объем, как и твердая порода)? Кроме того, при резервном копировании будет большое давление воды, сильно и быстро толкающее его обратно.
@Kofthefens в тележках по рельсам. И также поэтому есть стойка с рельсами, чтобы помочь ему подняться и выдержать такое давление.
Благодарю за разъяснение! Что касается хвостов, вам придется полностью выдвигать сверло (поскольку, если оно образует уплотнение, вы не сможете обойти его сбоку), или я что-то упустил?

Как намекнул @Ash в комментариях, порох был доступен намного раньше, чем паровая энергия, в нашей цивилизации. Согласно Википедии, он был обнаружен в Китае в 9 веке. Это решает проблему количества просверливаемого материала, а при достаточно длинном предохранителе также проблему не смывания ваших рабочих. Даже при наличии паровой энергии вымывание рабочих кажется сложной задачей.

Однако даже при наличии взрывчатых веществ по-прежнему существует сложная проблема определения того, насколько близко вы находитесь к воде. Метод проб и ошибок может быть рискованным, а гидролокатор выходит далеко за рамки паровых технологий.

Узнать, насколько вы близки, относительно легко. Отбурили небольшой образец керна в паре метров от туннеля по мере продвижения туннеля. Когда ядро ​​сталкивается с чем-то мягким, например, с илом на дне озера, вы понимаете, что туннель, вероятно, находится очень близко к воде. Кроме того, скала пористая, поэтому по мере приближения к ней через стену должно просачиваться больше воды.

Шахтеры проталкивают туннель от вершины лавовой трубы к поверхности для вентиляции и облегчения обследования. Они пробивают многочисленные лунки во льду и обследуют глубину воды на разном расстоянии от берега. Поскольку туннель проходит по прямой линии от вершины лавовой трубы и имеет длину всего 400 м, они смогут довольно точно рассчитать точку прорыва, вероятно, с точностью до фута или двух.

Горизонтальный туннель простирается на несколько метров от воды. Они могут получить некоторое представление о точном оставшемся расстоянии, пробурив небольшие отверстия (диаметром один дюйм) впереди от скалы перед основным туннелем. Они могут быть подкреплены большими деревянными конструкциями с раскосами, чтобы давление воды при прорыве не могло выбить бур из отверстия. При прорыве вода должна будет проложить себе путь через зазор между буром и камнем, это все равно потребует большого количества воды, но должно быть заметным, но управляемым.

Затем горняки медленно и осторожно расширяют туннель настолько далеко, насколько они осмеливаются, возможно, в пределах 1 м от воды.

Наконец горняки и их оборудование выходят из туннеля, и прямо над точкой прорыва во льду просверливается большая дыра. Очень большой таран со стальным шипом, образованный концом корабельной мачты длиной 25 м, опускается вертикально вниз до тех пор, пока шип не упирается в точку прорыва. Затем эту мачту неоднократно забивают сверху, поднимая, а затем опуская на нее очень большой камень, пока камень под ним не разорвется.

Им также может понадобиться большая баржа на месте или другая поддержка на льду. После прорыва, если поток воды недостаточен, удары молотком можно повторить на несколько футов в разных направлениях, чтобы расширить скважину.