“南水回流”：是视觉错觉还是自然奇迹？揭秘背后科学原理

“水往低处流”，这是大家熟知的常识。南水北调中线工程就借助近百米的高度落差，让水从陶岔渠首自流到北京、天津。

中线陶岔渠首

不过，仔细观察“南水”流向，会发现部分渠段水流好像是从下游往上游流动。这到底是视觉错觉，还是自然奇迹呢？接下来，我们就一起揭开这反常现象背后的科学真相。

眼见为实？先看一段神奇视频

在南水北调中线穿黄节制闸，有这样的画面：闸孔水流流态紊乱，还有持续不断的涌波。更让人惊讶的是，这里的水流方向看起来是从下游往上游流动。

中线穿黄节制闸闸孔水流复杂

我们都知道，南水北调的水是从南向北流的，为什么会出现这种看似违背物理规律的现象呢？

揭秘：水跃现象背后的科学原理

其实，这种看似神奇的现象，在水力学上叫“水跃现象”。

在水力学里，当水流从急流状态过渡到缓流状态时，会出现水面突然跃起的特殊局部水力现象，这就是水跃。在水利工程中，从水闸或溢流坝下泄的急流受到下游渠道缓流的顶托时，就会发生水跃。

不同水利工程的水跃现象（王昆仑摄）

水跃产生的条件虽不完全相同，但表现形式有相同特点。水跃区的水流分为表面旋滚和底部主流两部分。上部水体不断翻腾旋滚，因掺入空气而呈白色；下部是主流区，是流速急剧变化的区域。正是这种强烈的紊动混掺作用，让水跃常被用作消能的有效手段。

闸后水跃示意图

坝后水跃示意图

为什么会产生“回流”的错觉？

在现场观察时，受条件限制，我们往往只能看到表面的旋滚现象，看不到水跃的全貌，所以容易产生“南水回流”的错觉。实际上，表面旋滚与底部主流不断混掺交换后，最终还是流向下游的。

生活中无处不在的水跃现象

水跃是很常见的水力现象，不仅存在于大型水利工程中，在天然河道、山涧瀑流，甚至我们日常生活中都能看到。家里的水龙头出水、公园里的喷泉，都能观察到不同程度的水跃现象。

其他水跃现象（王昆仑摄）

由于水跃的表层旋滚作用，很容易困住人员和小型船只。所以提醒大家出行游玩时，要远离水跃区域，避免溺水事故。

现在我们知道，“南水回流”不是真正的水流倒流，而是水跃现象带来的视觉错觉。这一现象不仅不神秘，还被工程师们用来消能，保障水利工程的安全运行。

大自然中处处有科学原理，即使是看似违背常识的现象，背后也有合理的科学解释。希望今天的分享能让大家对水利科学有更多了解，下次再看到类似现象，能自豪地向朋友解释其中的科学原理！

策划制作

作者丨王昆仑 中国南水北调集团中线有限公司河南分公司高级工程师

原标题：《从下游往上游流动？“南水回流”究竟是视觉错觉，还是自然奇迹？》

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