Weltwassertag: Ein Überblick über die im alten China erfundenen „Wasserartefakte“

Am 18. Januar 1993 wurde bei der 47. Generalversammlung der Vereinten Nationen der 22. März eines jeden Jahres zum Weltwassertag erklärt, um die Öffentlichkeit dazu aufzurufen, den Schutz der Wasserressourcen zu verstärken. Im alten China, als Wissenschaft und Technologie noch weit weniger weit entwickelt waren als heute, nutzten unsere Vorfahren die Weisheit der chinesischen Nation voll aus, um Wasser besser nutzen und Wasserlecks verhindern zu können, und erfanden zahlreiche Instrumente, die spätere Generationen in Erstaunen versetzten. Lassen Sie uns heute eine Bestandsaufnahme dieser „Wasserartefakte“ machen!

01 Baggerartefakt - Schlammfahr- und Flussumleitungsdrache

Die Flüsse im Norden meines Landes sind seit der Antike voller Schlamm. In der Gedichtsammlung „Das Buch der Lieder·Xiaoya“ aus der Zeit vor Qin heißt es: „Klares und trübes Wasser tragen“, was zeigt, dass unsere Vorfahren schon sehr früh den Unterschied zwischen klarem und trübem Wasser erkannten. Wenn Wasser zu viele Sedimente mit sich führt, kann dies große Probleme verursachen: Es kann dazu führen, dass flussabwärts gelegene Flussläufe versanden, was wiederum dazu führen kann, dass Flüsse über die Ufer treten und verheerende Überschwemmungen verursachen. Daher sind die Beseitigung von Schlamm und das Ausbaggern von Flüssen in allen Dynastien meines Landes zu wichtigen Aufgaben in Wasserschutzprojekten geworden.

Der Schlamm treibende und Fluss umleitende Drache ist ein hydraulisches Baggergerät, das von den Menschen der Qing-Dynastie erfunden wurde. Das Gerät ist etwa 5,3 Meter lang, vorne 1,3 Meter breit und 0,6 Meter hoch. Im Strukturdiagramm des Schlamm treibenden und Flüsse umleitenden Drachen, das von Menschen der Qing-Dynastie gezeichnet wurde, werden die verschiedenen Komponenten des Geräts und ihre Funktionen im Detail erklärt. Eines seiner größten Highlights ist die große Öffnung für den Wassereinlass und die kleine Öffnung für den Wasserauslass.

Abbildung 1: Strukturdiagramm des Schlamm treibenden und Flüsse umleitenden Drachen ( gezeichnet von einem Gelehrten der Qing-Dynastie )

Die Konstruktion des Schlamm treibenden und Fluss umleitenden Drachens mit einem großen Einlass und einem kleinen Auslass führt dazu, dass seine Auslassdurchflussrate viel höher ist als seine Einlassdurchflussrate , was die Fähigkeit des Wasserstroms, Sand zu transportieren, erheblich verbessert [1]. Beim Einsatz von schlammtreibenden Flussdrachen werden diese im Allgemeinen in einer Reihe von 10 Stück angeordnet. Die flussabwärts gerichtete Spüldistanz jeder Reihe von Flussdrachen beträgt etwa 16 Meter, und die tägliche Spültiefe erreicht ebenfalls „mehrere Fuß“. Durch den Einsatz von Booten zum Transport von Schlamm und zum Führen von Flussdrachen flussabwärts können gute Baggerergebnisse erzielt werden.

02 " Multifunktionales " Artefakt - kleine Flasche mit spitzem Boden

Diese eigenartig geformte Keramik wird in der Archäologie als „Flasche mit kleiner Öffnung und spitzem Boden“ bezeichnet. Es handelt sich um eines der repräsentativsten Artefakte im Mittellauf des Gelben Flusses aus der Zeit der Yangshao- und Miaodigou-Kultur in der Jungsteinzeit und erfreute sich mit Unterbrechungen etwa 1.500 Jahre lang großer Beliebtheit. Kleine Öffnung, spitze Unterseite, zwei Ohren … Wozu dient diese „einzigartige“ Form? Die akademische Gemeinschaft hat verschiedene Erklärungen abgegeben, die auf unterschiedlichen wissenschaftlichen Prinzipien basieren.

Abbildung 2: Eine Vase mit kleiner Öffnung und spitzem Boden, ausgegraben an der Banpo-Stätte, gesammelt vom Nationalen Archäologischen Museum Chinas (Urheberrecht des Bildes liegt bei der Galerie; Nachdruck kann zu Urheberrechtsstreitigkeiten führen)

Einige Wissenschaftler glauben, dass die Flasche mit der kleinen Öffnung und dem spitzen Boden aufgrund des Prinzips des Auftriebs und der Schwerpunktmechanik leicht im Wasser versinkt und sich automatisch aufrichtet, wenn sie mit Wasser gefüllt ist. Es wird spekuliert, dass es sich um eine Wasserpumpe handeln könnte (also zum Pumpen von Wasser dient). Andere Wissenschaftler glauben, dass die spezielle „spitze Bodenform“ der Spitzbodenflasche mit kleiner Öffnung in den Boden oder einen speziellen festen Sockel eingelassen werden kann, sodass sie, ähnlich wie eine moderne Thermoskanne , zur Aufbewahrung von heißem Wasser verwendet werden kann. Einige Wissenschaftler glauben auch, dass die kleine Öffnung das Verschließen erleichtert und der spitze Boden die Sedimentation fördert, was beides hervorragende Bedingungen für die Weinherstellung sind, und spekulieren daher, dass es sich um ein Gefäß zur Weinherstellung handelt [2]. Natürlich spekulieren einige Wissenschaftler auch darüber, dass es sich bei der Flasche mit der kleinen Öffnung und dem spitzen Boden um ein rituelles Gefäß handelte, das damals bei Opferungen verwendet wurde. Ganz gleich, wofür die Flasche mit der kleinen Öffnung und dem spitzen Boden verwendet wurde, die Tatsache, dass sie so viele wissenschaftliche Prinzipien enthielt, bedeutete, dass die chinesischen Vorfahren vor Tausenden von Jahren bereits gesiegt hatten.

03 Durchflussmessartefakt - Li Bingshi

Die Messung der Flussströmung war für die Produktion der alten Völker von großer Bedeutung. Im Bereich der Wasserbautechnik bezieht sich der Abfluss auf das Flüssigkeitsvolumen, das pro Zeiteinheit durch einen bestimmten wasserführenden Abschnitt eines Rohrs, offenen Kanals oder sonstigen Kanals fließt, gemessen in Kubikmetern pro Sekunde . Als Messgröße ist die Durchflussrate eine wichtige Information über die Wasserverhältnisse. Darüber hinaus handelt es sich um Basisdaten, die die Wasserressourcen und Veränderungen der Wassermenge in Flüssen, Seen, Stauseen und anderen Gewässern widerspiegeln. 【3】

Der Durchflusswert ergibt sich aus der Multiplikation der durchschnittlichen Fließgeschwindigkeit im Wasserdurchflussabschnitt (die Fließgeschwindigkeit wird durch das Gefälle , die Rauheit usw. bestimmt) mit der Fläche des Wasserdurchflussabschnitts. Es scheint, dass unsere Vorfahren sich dieser Beziehung bewusst waren. Die Li Bing Stone Men in Dujiangyan beispielsweise sind steinförmige Lineale zur Messung des Wasserdurchflusses mit Wasserskalenmarkierungen auf Schultern und Füßen. Laut „Notes on the Classic of Watercourses, Volume 33“ ließ Li Bing drei Steinmänner im Wasser stehen: Bei niedrigem Wasserstand ragen die Füße der Steinmänner nicht über die Wasseroberfläche hinaus; Bei hohem Wasserstand tauchen die Schultern der Steinmänner nicht ins Wasser ein. In Dujiangyan gibt es zwei relativ stabile Bedingungen: zum einen den Wassereinlassabschnitt und zum anderen die Neigung des Flussbetts. So kann durch Ablesen des Wasserstands auf Wassermangel im Bewässerungsgebiet geschlossen werden . Dies wiederum spiegelt wider, dass der „Li Bing Stone Man“ nicht nur den Wasserstand widerspiegelt, sondern auch die Strömungsmenge unterhalb des Wasserspiegels . Daher kann man wohl mit Fug und Recht behaupten, dass Li Bings Steinmann ein magisches Werkzeug zur Messung des Flusses ist.

Abbildung 3: Eine Replik der Steinstatue von Li Bing aus der Östlichen Han-Dynastie, untergebracht im Sichuan-Museum in Chengdu, China (Copyright-Bild aus der Galerie; Nachdruck kann zu Urheberrechtsstreitigkeiten führen)

04 Mechanische Wasserhebevorrichtung - Kielwasserrad

Wie führten die Menschen der Antike erstmals landwirtschaftliche Bewässerung durch? In der Literatur der Zeit vor der Qin-Dynastie gibt es Aufzeichnungen über das „Halten des Dampfers und Schöpfen von Wasser“. Der Dampfgarer ist ein Kochgerät, das im alten China zum Dämpfen von Speisen verwendet wurde. Es hat die Form einer Schüssel oder eines Topfes und eine große Öffnung. Es wird oft in Verbindung mit einem „Li“ durch ein hohles Gitter verwendet, um ein „Yan“ zu bilden. Der Wasserdampf im Dampfgarer kann die Speisen erhitzen, bis sie gar sind, allerdings wird der Dampfgarer selten allein verwendet. Stellen Sie sich vor, Sie halten so etwas wie ein großes Becken in der Hand, um Wasser für die Bewässerung zu holen. Dann werden Sie merken, dass das manuelle Holen von Wasser keine leichte Aufgabe ist.

Obwohl Hydraulik-, Wind- und andere Wasserhebemaschinen erst später nach und nach erfunden wurden, werden auch die von Menschen angetriebenen Wasserhebemaschinen selbst ständig weiterentwickelt. Beispielsweise tauchte die von Menschen (oder Tieren) angetriebene rotierende Wasserhebemaschine, das Kielwasserrad, erstmals in der Östlichen Han-Dynastie auf. Der Name kommt von den Menschen, weil es über eine besonders lange, wasserabstreifende Landebahn verfügt, die wie ein Kielrahmen durch Holzspitzen verbunden ist. Das Kielwasserrad nutzt die Kraft von Menschen oder Tieren, um die Achse zu drehen und so Wasser anzuheben. Zu den Kielwasserrädern, bei denen die Achse durch menschliche Kraft gedreht wird, gehören die kleinen Kielwasserräder, die mit einer Handkurbel angetrieben werden (auch „Schaufelräder“ genannt), während die großen Kielwasserräder, die mit Pedalen angetrieben werden (auch „Pedalräder“ genannt), [4]

In den Flachlandgebieten meines Landes eignen sich Kielwasserräder besonders gut für die landwirtschaftliche Bewässerung, insbesondere bei geringer Entfernung und einer auf 1 bis 2 m begrenzten Wasserförderhöhe. Sie spielen seit der Tang- und Song-Dynastie eine wichtige Rolle. Bis in die 1950er Jahre konnte man in den ländlichen Gebieten meines Landes noch Kielwasserräder sehen.

Abbildung 4: Modell eines handgekurbelten Kielwasserrads, gesammelt vom China Agricultural Museum (Fotografiert von Zhai Guoqing; Nachdruck kann zu Urheberrechtsstreitigkeiten führen)

Abbildung 5: Modell eines pedalbetriebenen Kielwasserrads, gesammelt vom China Agricultural Museum (Fotografiert von Zhai Guoqing; Nachdruck kann zu Urheberrechtsstreitigkeiten führen)

Zusammenfassung

Tatsächlich ist das oben Genannte nur die Spitze des Eisbergs. In der glanzvollen Geschichte Chinas gibt es zahllose „Wasserartefakte“, die von den Vorfahren mit ihrer Weisheit erfunden wurden, wie etwa der „Rollbesen“, der für Notsperrungen oder Uferschutzprojekte verwendet wurde, der „mischende Flussdrache“, der zum Ausbaggern von Flüssen wie der Schlamm treibende und Flussumleitungsdrache verwendet wurde und die „Wasserwaage“, die zur Messung von Wasserschutzprojekten verwendet wurde, usw. Gerade aufgrund dieser großartigen Erfindungen konnten wir über Tausende von Jahren hinweg die Wasserressourcen sinnvoll nutzen, um zur Zivilisation beizutragen und Schritt für Schritt die Morgendämmerung der Neuzeit einzuläuten.

Quellen:

[1] Lu Jiaxi, Geschichte der Wissenschaft und Technologie in China. Wasserschutz, Science Press, 2002.

[2] Yun Zerong, „Neuerforschung der Grundfunktionen von Flaschen mit kleiner Öffnung und spitzem Boden“, Journal of Cultural Relics Appraisal and Appreciation, Nr. 13, 2013.

【3】Enzyklopädie Chinas, 3. Auflage, Online-Version

[4] Jin Feng, „Chinas traditionelles landwirtschaftliches Großbewässerungsgerät: Wasserrad“, Agricultural Archaeology, Nr. 3, 2013.

Autor:

Mitglied der BoxCat Chinese Science Writers Association, Gewinner des dritten Preises in der Artikelkategorie des Wettbewerbs „Top Ten New Science Makers“ 2017

Zhai Guoqing, Mitglied der Chinese Science Writers Association, 2016 „New Science Maker“

Gutachter: Song, Yuan und Ming-Dynastie, Außerordentlicher Professor, Institut für Wissenschaftsgeschichte und kulturelles Erbe, Universität für Wissenschaft und Technologie Peking

Produziert von: Science Popularization China

Produziert von: China Science and Technology Press Co., Ltd., China Science and Technology Publishing House (Beijing) Digital Media Co., Ltd.