古文明大多有城市蓄水池来保存饮用水。希腊人和罗马人用输水管道把水输送到城市各处的同时,也利用重力让水喷流出来。所以最早的喷泉实际上是提供免费的饮用(以及生活用)水,这一功能直到现在仍旧存留于欧美的许多喷泉上。
中世纪时公共输水系统几乎不复存在,欧洲的公共喷泉大多废弃,只在文艺作品或者私人花园中出现。喷泉也从此时象征着生命之源、纯真、智慧,以及伊甸园。
文艺复兴时期,欧洲开始重建作为公共建筑的喷泉,主要作为雕塑和装饰品。目前罗马街头那一大批优美的喷泉主要是十五到十八世纪兴建的。
工业革命早期,急速扩展的大城市也曾修建喷泉以供新增人口取水。后来自来水系统渐渐成熟,喷泉的供水作用就弱化了。
现代修建喷泉主要是在公共场所提供装饰,偶尔也可以给地面降温。
维基百科条目写得很详尽,值得一读 http://en.wikipedia.org/wiki/Fountain
看到这个问题,突然想到之前在知乎上看到的一个经典答案:
李彦宏绝对不会想到百度的竞争对手居然是知乎!
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音乐喷泉原理:改变频率就改变了电机的转速,也就改变了水泵的压力,音乐的不同频率经单片机处理送到变频电机的控制端,使电机转速随音乐的音调,节奏,和强弱变化,水泵的压力随之变化,喷岀的水就有了高低变化,而且是由几套设备对多组喷嘴实施控制喷泉的形成是水泵。
将音乐的节奏和强度转变为控制信号,此信号再控制一个电压控制器件,电源经过这个电压控制器件后,输出电压也随音乐的变化而改变,然后控制水泵电机。
音乐喷泉控制系统:软件利用音乐文件的物理波形,将其分为若干乐段,精度达十毫秒,并且自动识别震撼、思念、抒情、喜悦、激昂、悲哀、欢快、热烈等乐曲的基本情感特征,转换为控制信号,经过同步处理后通过信号输出卡输出到外围具体控制单元,即根据水型组态规则控制潜水泵、电磁阀、水下彩灯和变频器等执行机构,将视觉感受与听觉感受融为一体。
当人们感受各种音响时,会不自觉的把这些听觉感受和其它非听觉器官的感受联系起来,这种现象称为联觉,属于一种异质异构多一同态对应现象。一般情况下,高音区的音符经常和明亮的视觉感受、积极或快乐的情态感受等联系在一起,低音区的音符经常和昏暗的视觉感受、消沉或哀伤的情态感受等联系在一起;舒缓的节奏容易让人感受到开阔的空间或较为平静的情绪,而急促的节奏则容易让人感到空间狭窄、情绪躁动等等。喷泉曲目的编配就是根据联觉现象来组态各种水型,好比编导一场舞蹈一样,为使演出成功,导演需要考虑舞蹈演员以何种体态动作来表现音乐的情感魅力。
大家好 欢迎收看 《行影步离》还记得咱们聊过的黑山著名旅游胜地圣斯特凡岛吗?今天咱们一起看看黑山的另一个非常有趣的自然现象,会喷水的桑树。
这种自然现象确实罕见,恐怕很多朋友都是第一次听说第一次见到。但也并不是唯一,很多水井也会喷涌,以爱沙尼亚奇迹-巫婆井最为闻名。黑山神奇树喷泉和巫婆井喷涌之谜https://www.zhihu.com/video/1041822862839087104
下雨时,一些落在土地上的水下沉或渗入地下,这个过程被称为渗透。实际上,地壳上部就像一块巨大的海绵,可以吸收水分。水向下渗透过程中,有些只会渗入土壤,附着在矿物颗粒和有机碎片的表面。这种水,即土壤水分,后来可能蒸发,被植物的根吸收,或者被新的土壤水分推回到地面。
其余部分下沉到更深的沉积物或岩石中,与岩石形成时被困在岩石中的水一起,构成了地下水。地下水流动缓慢,可能在地下停留几个月、几万年甚至几百万年,然后返回地表,再次进入水文循环。地下水主要存在于地壳上部,因为在地下大约20到30公里的深处,变质反应吸收水分,岩石呈塑性流动,水不再保持液态。
为了了解地下水存在的位置,我们必须首先考察孔隙度和渗透率的性质。实际上只有一小部分地下水存在于露天洞穴或地下溪流中。大多数地下水存在于沉积物或岩石中固体矿物颗粒之间的相对较小的开放空间中,或存在于各种大小的裂缝中。
在我们讨论石油如何在地下产生时,一个空间或在一定体积的沉积物或岩石中形成的裂缝被称为孔隙,而孔隙率指的是物质中开放空间的总体积,以百分比表示。例如,如果我们说一块岩石有30%的孔隙度,那么这块岩石30%的体积是由孔隙组成的。
水文地质学家区分了两种基本孔隙度。原生孔隙在沉积物沉积或岩石形成过程中发育。它包括颗粒没有完全接触的空隙。次生孔隙是指岩化后形成的新孔隙空间。当地下水穿过岩石并溶解矿物时,或者由于与节理和断层作用相关的裂缝发育而形成这种孔隙。孤立的孔隙出现在砂岩的颗粒之间,水或空气会充满这些空隙;爱尔兰海岸上的石灰岩露头含有丰富的裂缝,这些裂缝提供了次生孔隙
如果固体岩石完全包围一个孔隙,孔隙中的水就不能流到另一个位置。为了使地下水流动,孔隙必须通过管道(开口)连接起来。物质允许流体通过相互连接的孔隙流动的能力就是渗透性。地下水很容易流过具有渗透性的物质,如松散的砾石。水流缓慢地通过低渗透物质,但不能通过不透水的物质流动。物质的渗透性取决于以下几个因素:
通道数量增加,渗透性也随之增加
流体在较宽通道中的流速比在较窄通道中的流速快
流体通过直线通道的速度高于弯曲通道的速度
要注意的是,孔隙度和渗透性并不是一回事,一种孔隙相互隔离的材料可以具有高孔隙度,但低渗透性。渗透性是指岩石或沉积物中孔隙之间的联系和水从一个孔隙移动到另一个孔隙的程度。
考虑到孔隙度和渗透性的概念,水文地质学家识别了具有高渗透性和孔隙度的含水层、沉积物或岩石,以及无论孔隙度如何,具有相对低渗透性的储水层、沉积物或岩石。地质学家进一步区分了无压含水层(从地表开始向下延伸)和承压含水层。
含水层由高孔隙度、高渗透率的岩石组成。弱含水层由低渗透岩石组成。有些含水层不受压,有些则受压
水文地质学家认为饱和区是水完全充填孔隙空间的地下区域。通常,不饱和区从地表向下延伸一定深度,在不饱和区中,水只部分地覆盖孔隙,因此保留了一些被空气覆盖的孔隙空间。不饱和区和饱和区之间的地下边界被称为地下水位。地下水位形成了地下水的顶部边界。由于表面张力以及水分子之间和表面之间的吸引力,一些地下水沿着颗粒渗出。在毛细作用下,在地下水位之上产生一个毛细边缘的湿润。
地下水位的深度随位置的不同而变化很大。如果地下水位位于地表,则不存在非饱和带,地面是湿的、潮湿的。如果地面低于地下水位,低水位就会下降,变成湖泊或溪流。地下水位隐藏在地表以下的地方,地表通常是干燥的。在潮湿地区,水通常在地表几米或几十米的范围内,而在干旱地区,水可能在地表以下数百至数千米。
在丘陵地区,地下水位的形状倾向于以一种柔和的方式模拟上覆地形的形状。这就意味着,在丘陵下面的地下水位比在山谷下面的要高。地下水位的高度因地面地形的不同而变化,这似乎令人吃惊。毕竟,当你把一桶水倒进池塘时,池塘的表面会立即调整到保持水平。
地下水位的高度是不同的,因为地下水在岩石和沉积物中移动太慢,不能迅速形成一个水平表面。当雨水落在山上,水渗透到地下水位时,地下水位会轻微上升。在没有雨的一段时间里,地下水位下降得很慢,以至于当再次下雨并导致地下水位再次上升时,地下水位还没有来得及下降很远。
在一些地方,透镜状的不透水岩石层(如页岩)位于厚厚的含水层中。在该地区地下水位以上的高度上,这样一个弱透水层上方可能堆积着一堆地下水。水文地质学家将这样一堆地下水的顶部表面称为“上层滞水面(Perched water table)”。
在非饱和区,水只是向下渗透,但在地下水位以下的饱和区,地下水的流动更为复杂,因为该区域的水不仅响应重力,而且响应差压力。压力会导致地下水侧向流动,甚至向上流动。因此,要了解地下水流动的性质,首先必须了解地下水压力的来源。为了简单起见,我们只考虑未承压含水层中的地下水。
对地下任一特定点,地下水的压力来自于从该点到地下水位的所有上覆水的重量。(上覆岩石的重量对施加在地下水上的压力没有贡献,因为矿物颗粒之间的接触点承受着岩石的重量。)
因此,在地下水位以下深度较大的点比深度较小的点感受到的压力更大。如果地下水位是水平的,那么在地下水位以下某一特定深度的一个假想的水平面在任何地方都受到同样的压力。但如果地下水位不是水平的,施加在某一特定深度水平面上各点上的压力会逐点变化。
地下水的高度和水内的压力可以驱动地下水流动。水文地质学家已经确定,从剖面上看,地下水通常沿着凹凸弯曲的路径流动。这些弯曲的路径最终将地下水从地下水位高的地区(如山下)带到地下水位低的地区(如山谷下)。水进入地面的位置(即水流有向下轨迹的地方)是补给区,而地下水回流到地面的位置则是释放区。与沿浅层路径进入地下深处的地下水相比,沿浅层路径进入地下深处的地下水通常必须从补给区移动到释放区,因此在地下停留的时间更长。
在陡峭的河道中,水流的速度可以达到每小时30公里。相比之下,地下水每年移动的速度在5到500米之间。地下水的流动速度比地表水慢得多,首先,地下水必须遵循一个弯曲的微小管道网络,比它沿直线走的距离大得多。其次,地下水和管道壁之间的摩擦减缓了水流。
某一地点地下水流动的实际速度取决于地下水位的坡度和地下水流动所通过物质的渗透性。地下水流过高渗透性岩石的速度比流过低渗透性岩石的速度快,而且在地下水位坡度陡的地区,地下水流过的速度比在地下水位坡度平缓的地区快。法国研究人员亨利·达西(Henry Darcy)提出了一个方程式,即现在为人所知的达西定律,它更全面地描述了地下水流动的控制。
如果你有机会乘飞机飞越干旱地区,看看窗外,看看绿色作物的圆形斑点。在每个农田的中央都有一个水泵吸干地下水,为一个在农田提供灌溉。在地表水不存在的干旱地区或地表水受到污染的温带或湿润地区,地下水可能是清洁淡水的唯一来源。我们可以从水井,或者从泉水获得地下水。
想象一个被沙漠的干沙包围的绿色的棕榈树绿洲。这些植物赖以生存的水从何而来?沙漠绿洲的水从泉水中流出,泉水是地下水自然溢出或渗漏到地表的自然出口。
泉水可以提供新鲜、清澈的水供饮用或灌溉,而无需花费钻探或挖掘的费用,因此世界上许多村庄和城镇都毗邻泉水而建。虽然我们可以看到泉水溢出到干燥的土地上,但许多泉水淹没在溪流或湖泊下面。这些泉水提供了稳定的水源,有助于保持河流或湖泊的水流。泉水可在各种地质环境中形成。地下水在释放区到达地表当地下水到达不渗透的屏障时,它会上升地下水从地下水位与斜坡相交的地方渗出相互连接的裂缝把水引导到山丘表面地下水从不透水床顶部的悬崖表面渗出当受压力的水位于弱透水层以下时,裂缝可为自流水提供通道大峡谷壁上的泉水
在没有泉水的地方,也可以通过挖洞来获取地下水。如今人们通常通过钻探来打井更容易。水文地质学家根据井中水的压力来区分两种井。
在普通的井中,井底位于地下水位以下,所以水只是简单地从地下蓄水层渗入井中,并将其推到地下水位的水平。在地下水位以上的钻孔中无法获得水源。一些普通的井是季节性的,这意味着它们只在雨季,当地下水位超过井底的时候才发挥作用。在旱季,地下水位在这些井的底部以下,因此它们变得干燥。现代的普通井是用电泵抽水的,填充的沙子过滤了水
要从一口普通的井中提取水,你可以用桶把水提上来,也可以用泵把水抽出来。只要地下水渗入井中的速度等于或超过你抽走水的速度,井附近的地下水位就会保持不变。但是如果你把水从井里抽出的速度过快,井周围的地下水位就会下降,形成一个向下的锥形表面,称为凹锥。深井的下降可能会导致附近钻探的浅井干涸。
如果地下水位高于地面,那么这口井就是一口自流井,从这样一口井里流出的水会源源不断地从地下涌出。当含水层补给区域的海拔高度高于井的位置时,即存在自流井。斯康辛州的一口自水井区域自流系统的构造,由于水受到压力,水会上升到承压含水层之上
就是公元60左右。当时,占领英国的罗马人在现在的英国巴斯城修建了一个公共澡堂。士兵们会花几个小时在洒满热水的游泳池里放松。为什么要在巴斯建这样的温泉?罗马人不需要建造炉子来加热水,因为巴斯镇周围就有一个温泉。
温泉水的温度在30℃到104℃之间,形成于两种地质环境。由于地热梯度,大多数地方地下几公里深处的温度都在30摄氏度以上。如果地下水从这些深处以足够快的速度上升,那么当它上升的时候就不会失去热量,这种情况发生在断层或裂缝为上升的深水提供高渗透通道的地方。在火成岩活动地区也有温泉,在这些地区,岩浆加热岩石中的地下水。
在火成岩活动地区,温泉形成了许多独特的特征。例如,由温泉滋养的天然水池可能会因为在热水中生长的嗜热细菌和古菌而变得色彩鲜艳。在黄石国家公园五颜六色的细菌和古细菌
在黄石国家公园五颜六色的细菌和古细菌冰岛的温泉被地下的岩浆加热,吸引着来自世界各地的游客
在热水上升到富含火山灰和粘土的土壤的地方,就会形成一种粘性的泥浆,并使泥盆沸腾。当含有高浓度溶解矿物的热水从温泉中流出并冷却后,矿物沉淀和其他化学沉积岩形成多彩的石灰土丘或阶地。在一些温泉地区,滚烫的水定期从温泉中喷涌而出。这种喷泉被称为间歇泉。在土耳其的Pamukkale,矿物质阶地沉淀
LT码是一种具有线性编译码复杂度的喷泉码编码方式,LT码在继承了随机线性喷泉码的优点的同时,大大降低了编码和解码的复杂度。可以认为LT码是一种稀疏随机线性喷泉码。
每个经过编码产生的码元都遵从以下法则,由源文件产生:从度概率分布函数中随机选择一个一个码元的度,的选择依赖于源文件的码元个数K个参与编码的码元也是随机的,编码器的输出是由任意个异或得到。
编码过程主要包括两部分:随机度的生成和编码的生成。
孤波分布:
根据度分布函数来确定编码时的度(参与编码的源文件的个数)。假设K=100,则由孤子分布可知:度为1的概率为1/100,度为2的概率为1/2,...,d为100的概率为1/9900。
在[1,10000]区间上划分100个区间:
产生0到10000之间的随机数,看这个随机数落在划分的哪个区间,从而确定一个随机度。
确定了一次编码的度后,还需要确定是由哪几个异或编码。可以用和确定度相同的方法来选取。
在[1,10000]区间上划分100个区间:
在0到10000之间随机产生个数,看这个数落在哪个区间,选取这些区间所对应的进行编码。同时将选取的赋值给矩阵的第n列,在完成编码的同时,也生成随机矩阵。
解码过程:找到一个度为1的检验码,如果没有这样的检验码,解码终止,无法恢复所有的源文件。接下来,令,将与所有和有联系的异或,删除所有与的联系。重复上述过程,直到确定所有的
给出一个例子:每一个数据包大小1bit,三个源数据包,四个接收到的数据包,解码开始时
解码时,首先找到度为1的已编码的数据包,将其作为校验码,在图中找到度为1的,确定为1.由于还与联系,将分别与异或,将值赋给,同时断开所有与的联系。然后继续寻找度为1的检验码,找到,重复上述解码过程,直到所有的都被确定。
度分布函数既要保证任何一个都能参与编码,又要保证很多数据报的度很低,才能保证解码开始并持续下去。接收到的数据包具有这样的性质:在每一次解码循环中,至少有一个检验码的度为1;同时当一个检验码处理后,又有新的度为1的检验码出现。上述的孤波分布就具有这些性质,在此度概率分布下,平均都大概为。
孤波分布是一种在理论上最理想的度分布,但这种度概率分布函数在实际运用中很少采用,因为围绕理想状态的波动很容易在解码过程中造成在某些点没有度为1的检验码出现,而且一些源数据包可能根本就没有参与编码。孤波分布需要进一步改进。
改进后的概率分布增加了两个参量和,它们的引进将保证在每一次解码循环中,度为1的检验码的数目为,而不是1个。参量是接收到个确知的数据包后无法解码的概率的极限。参量在验证Lucy的主要理论的正确性时常取常量1,在实际运用中可以看成一个自由变量。定义如下函数:
将孤波分布的与相加,得到改进后的度概率密度分布函数(鲁棒孤子分布RSD):
其中。解码能够完成的概率至少为时,需要接收到已经编码的数据报的数目。
LT码编码和译码的复杂度为,而Raptor码一种比LT码编译码复杂度更低的喷泉码,它通过预编码技术可以允许在无损误码性能的条件下,进一步降低LT码度分布概率的复杂度,实现大数据包条件下,编码复杂度与K无关,译码复杂度与K程线形关
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