Water & Environmental Case Studies

FLOW-3D in Archaeology

This article was contributed by Charles Ortloff, Research Associate, Anthropology Department at University of Chicago

유체 역학의 공학적 문제에 소프트웨어를 사용하는 것은 이제 흔한 일입니다. 계산 도구는 오늘날의 유압 공학 분야에서 이용할 수 있지만, 어떻게 고대 세계의 기술자들이 주목할 만하고, 현재까지 알려지지 않은 유압 기술을 활용한 정교한 물 운반 구조물을 생산했을까요? 고대 유압 운반 시스템의 설계 및 운영에 사용된 유압 엔지니어링 지식 기반을 발견하는 방법은 먼저 수로, 운하, 파이프 라인 및 FLOW-3D 모델을 사용하는 배수관망과 그 다음으로 물 흐름 패턴에 대한 솔루션을 사용하여 물 시스템의 배치 설계 의도와 작동에 기초한 유압 및 토목 공학 지식 기반을 관찰합니다.

페루, 볼리비아, 과테말라, 터키, 이집트, 요르단, 이스라엘 및 캄보디아의 주요 미국 및 외국 대학의 고고학자들과 관련된 고고학 프로젝트에 참여함으로써, 2009년 옥스포드대학의 “Water Engineering in the Ancient World: Archaeological and Climate Perspectives on Ancient Societies of South America, the Middle East and South East Asia.”에서 수많은 고대 물 시스템이 설계에서 꽤 현대적이기 때문에, 현재의 유압식 명명 법은 그들의 유압 엔지니어들의 성과를 설명하는 데 사용됩니다.

이 책에 포함된 예는 북 해안의 Chimu 사회(AD800-1400)가 길이 50mile의 개방형 채널 유압 장치의 형태를 개발하고 사용했다는 것을 보여주는 FLOW-3D 계산에서 도출된 것입니다. Froude Number(Fr) 범위의 물 흐름을 예측하기 위해 교차로 채널 단면 형상 변화를 포함하는 길이가 긴 Moche-Challey Intervalley Canal입니다. 물 이동 수로에서 안정되고 최대의 유량을 달성합니다. 이것은 현대의 관행이 지시하는 것과 거의 같은 방식으로 이루어졌습니다. 100BC-AD300에 페트라(요르단)에서 발견한 FLOW-3D 는 파이프 라인 설계를 통해 파이프 라인 누출을 방지하는 중요한 부분 흐름 조건에 대한 최대 유량을 보여 줍니다. 유체 흐름 위에 있는 공간에 대기압을 설정합니다. 길이가 0.5m인 개별 파이프 요소가 있는 일반적인 5km 길이의 파이프 라인의 경우 10,000개의 파이프 라인 조인트가 이 건조물 없이 가압된 전체 흐름 누출의 영향을 받습니다. FLOW-3D 조사는 Roman Pont du Garde 수로(프랑스 남부에 있는)의 유도를 통해 임계 유량 10부근에 안정적인 터미널 수로 로마 시대의 분수, 욕실, 저수지, 정원, 화장실의 설치, 주택 구조물에 대한 최대 유량을 보장해 줍니다.

castellem 에 대한 독립적인 FLOW-3D 분석은 이전 조사자들이 만든 Nimes에 전달된 4만 m3/day 로하루 수도 물의 속도를 확인합니다. 캄보디아의 경우, 3D 지하수 수로의 흐름을 계산하면 우기에 물의 포획과 저장으로부터 앙코르(800~1400AD)의 건기 쌀 수확원을 알 수 있습니다. 큰 저수지(길이 5마일, 너비 1.5마일)로부터 후속 지하수 퇴적물인 여기서 지하수 수위는 건기에 쌀 경작을 유지하기에 충분한 저수지 퇴적물에 의해 유지됩니다. 고대 페루의 Chimu 운하 시스템의 FLOW-3D의 큰 그림은 엘니뇨 홍수 사건으로 인한 운하 유량의 초과를 제한하기 위해 이중으로 반대되는 돌 초크를 사용하는 것을 보여 줍니다. 초크 유량은 별도의 운하 시스템에 연결된 고가의 사이드 웨어로 전환되어, 주 운하의 파괴적인 오버 뱅크 흐름을 제한했습니다. 100 BC~AD 400 Roman Ephesos(터키)의 추가 FLOW-3D 조사에서는 파이프 라인 상단 구멍을 사용하여 전체 흐름에서 부분 흐름으로 전환되는 부분인 진공 영역을 제거합니다. 완만한 파이프 라인 경사에서 가파른 파이프 라인 경사로 바꿉니다. 파이프 라인에 분산된 상부 홀을 사용하여 Ephesos내의 주요 분수로 전달되는 흐름을 안정화하는 것으로 나타났습니다.

볼리비아(300-1100 AD 티와나쿠)의 예에서는 FLOW-3D 지하수 수로 및 지표수 운하 흐름 계산 능력을 사용하여 Tiwanaku’s에서 식품 생산을 최적화하는 근거를 보였습니다. 2,000km2의 경작 농업 시스템-고대의 들판 중 일부는 현재의 Altiplano 볼리비아 주민들에 의해 식량 자원을 향상시키기 위해 다시 사용되었습니다. 여기서 FLOW-3D는 티와나쿠 사회에 의해 이러한 분야들의 사용에 기초한 유압 과학을 제공했습니다. 과테말라의 카미날두에 있는 고대의 선사 시대 마야 운하 시스템 또한 분석되었습니다. 이 이례적인 초기 마야 운하는 길이가 1킬로미터가 넘는 가파른 경사를 이루었는데, 이는 터미널 유압 점프에 의존하여 물을 상승시켜 관련 현장 시스템에 물을 공급합니다. 이스라엘 Mamshish의 초기 Nabataean현장에서 수행된 추가적인 분석은 농업을 위해 빗물을 모으기 위한 댐의 사용을 보여 주었고, 빗물은 지하수의 높이를 높이기 위해 원형 구덩이로 전환되었습니다. 이 사례들은, 현재 옥스포드 출판 책과 곧 출판될 시카고 대학 출판 책에 묘사된 고대 세계의 많은 다른 예들과 함께, 지금 공헌하고 있습니다. FLOW-3D의 우수한 자유 표면 및 급수량 기능을 사용하여 유압 과학의 역사를 기술하고 보완하며, 최초로 고대 하이퍼 스페이스를 조망합니다. 고대 세계와 신 세계의 다른 부분에 있는 순수 공학자들은 이 목표를 성취했습니다.