本文由公众号 “把科学带回家” 提供

给孩子最好的科学教育

暑假来了，许多小朋友要出去玩，有些小孩甚至会在野外玩水。

但是今天要告诉你，有一种看起来人畜无害的玩水乐园，实际上是一种危险的杀手。游泳或者玩漂流的时候，最好避开这种区域。

关键概念

水跃

水龙头

塑料盆

打开你家的水龙头，观察水流砸到水池里的时候，外层是否形成了一圈翻滚的水圈，这是怎么回事？

慢慢调整水龙头的大小，让水速变慢，或者加快，看看会发生什么现象？

你也可以用2个盆套在一起做实验，让水从里面的小盆里缓慢流出，观察水流到大盆里的时候，会发生什么变化？水流变快还是变慢了？有没有看到漩涡？

放一个塑料瓶盖子在里面，调整水流大小，试一试，能不能让塑料瓶盖子困在一个位置翻滚？

那个水圈，以及不同流速产生的漩涡，在流体力学上叫做水跃（hydraulic jump）。首个记录水跃现象的人，没错…又是达芬奇。我为什么要说又？

靠近低矮的水坝（低位差堰）、排水口、激流和平缓的水流交汇处，或者河里突出的岩石附近都是发生水跃的常见区域。这种地方很容易造成溺水，而且是很难救的那种。一起来看看为什么。

美国盐湖城附近的Jodan River的一个浅滩就曾要了皮划艇2夫妻的命。注意到那个球了吗？

@Rollin H. Hotchkiss, P. E., Edward Kern, Brigham Young University

缓慢流动的水叫做亚临界流（subcritical），因为在这种水流中，波的传导速度比水速要快。

快速流动的水叫做超临界流（supercritical），也叫急流，因为波的传导速度不及水的流速。

障碍物上游的亚临界流和下游的超临界流

@Missouri Department of Natural Resources

亚临界流和超临界流相遇时会发生什么事呢？此时就会出现水跃。

矮小的水中障碍物，比如地位差堰上游的水流速度一般来说很慢，属于亚临界流。但是，经过障碍物之后，水的流速就变快了，成为了超临界流。

许多人都知道激流非常危险，从事皮划艇运动的人也会在遇到激流时小心翼翼。但是许多人都会忽略在水中障碍物附近的水跃的致命性。

水跃的致命性和它与水中障碍物的距离有关。如果水跃发生在离障碍物较远的位置，此时水跃并不那么危险。

淹没水跃

@Missouri Department of Natural Resources

但是，当水跃就发生在障碍物附近，比如水坝下面的时候，这个现象被称为淹没水跃（submerged jump），或淹死水跃（drowned jump）。光听名字你就能感受它的恐怖了。

淹没水跃

@Rollin H. Hotchkiss, P. E., Edward Kern, Brigham Young University

原来，在淹没水跃附近，会产生一个水流不断循环的区域。如果你没有足够的力气和技巧从这个区域里脱出，你就只能像上图的芭比娃娃男友这样，在淹没水跃里无限循环，最终被淹死。而想要别人游到这儿来这儿救你也是不太现实的，因为救援人员可能也会陷入这个淹没水跃陷阱。

更为恐怖的是，靠近淹没水跃就可能被自动吸入。

淹没水跃吸人

@Rollin H. Hotchkiss, P. E., Edward Kern, Brigham Young University

另外，无生命的物体，比如垃圾很有可能也被困在这个地方不断循环。如果你恰好和这些垃圾相撞，可能就会当场…emmm

1983年，在科罗拉多河上的一个高度为6米的水跃处，有一艘小艇翻船了，里面的人都被困在了淹没水跃里，最终有人溺水而死。明尼苏达州的自然资源部在1974-2002年间就报告了102起因为地位差堰发生的溺水或受伤事件。

因此，从80年代开始，貌似人畜无害的地位差堰也常常被人叫做完美的溺水机器。出去野外玩的时候，要小心这类地方。

水跃对于要游山玩水的人来说是个潜在的危害，但是它在工程学上也有不少用处。

比如，水跃可以保持下游的较高水位，这对灌溉来说还是挺有用的。另外，水跃还可以在水流中加入空气，水净化处理时也需要用到这个现象。

侦探小说也可以利用这个题材哦，现已加入名侦探柯南豪华套餐。

不过瘾，请戳

怎么判断别人说谎？做了25年FBI特工的他教你读懂身体语言

你的出生，可能帮你妈挡掉了这类痛苦的疾病

给孩子最好的科学教育

转载请联系 kids@huanqiukexue.com

长按二维码关注我们

无标注图片来自网络。

参考资料储存于石墨：

https://shimo.im/docs/cDjvjVas53cUcmZe/