アルハンブラ宮殿、７つの疑問の１

質問

2016/2にアルハンブラ宮殿を見学、写真整理を終わって不思議に思うことが７つ出ましたので１問づつ質問させてください。7-1は噴水です。ヘネラリフェに見事な噴水がいくつもありました。
シェラネバダ山脈の水を引き入れ、モーターなし。全て高低差の圧力で水を出しているとネットに説明がありました。添付写真の並んだ噴水は、ポンプを使っても高さを揃えるのは楽でないと思います。手前の穴を太く、先っぽの噴水の穴を細くなどの細工をしているようにも見えませんでした。どんな技を使って、自然圧だけで　一見の噴出高さと噴出量を均一化しているのでしょうか？謎解き、よろしくお願い致します。

回答No.4

kagakusuki · ベストアンサー

アルハンブラ宮殿の近くにあるヘネラリフェ離宮は1931年から1951年にかけて行われた改修工事によって現在の姿になったそうです。
　御質問の画像に写っているのは「アセキアの中庭」だと思われますが、この中庭も1958年に起きた火事の後に昔の遺構が発見されたため、それ以降になってから作り直されたものだそうで、しかも画像に写っている様な噴水は昔から存在していたものではなく、後から作られたものの様です。
　従って、その噴水に関しては

>シェラネバダ山脈の水を引き入れ、モーターなし。全て高低差の圧力で水を出している

とは限らない可能性もあるかと思います。

【参考URL】
　貴重な水辺のいくつか－5　アルハンブラ宮殿の水辺 / 工業用水 No.598 2010-1
　　http://www.mizumirai.net/mizubebig/kougyou/kousui10-1.pdf

　ワシモ（WaShimo）のホームページ > 旅行記・More一覧 > ヘネラリーフェ － スペイン(２)
　　http://washimo-web.jp/Trip/Generalife/generalife.htm

　そうは言っても、単に同じ太さの管から水を噴出させているだけでは

>ポンプを使っても高さを揃えるのは楽でない

という事に変わりはありません。
　噴水の構造に関しては、

>底で繋がっていれば水面は同じ高さを求める

>供給側の水圧が吐き出しよりも　十分に大きい　場合は管内の水圧はほぼ等しい

>水を流す水路の断面積が噴水の穴より十分に大きければ水路を通過する際の圧力損は小さくてどの穴でも水圧はほぼ等しくなる

などといった「パスカルの法則」に基づいた回答が見られますが、噴水の高さを一定に保つために、個々の噴水に繋がる枝管に供給する水圧が同じである事は必ずしも必要ではありません。
　供給用の配管の中を水が流れている場合、下流の方になるほど管内の水圧は低くなって行きます。
　回答No.3様の仰る様に管を太くして、水の流れる流速を極端に遅くすれば、圧力の低下による影響をある程度目立たなくする事も出来なくはありません。
　只、そのためには供給用の配管の太さを極端に太くしなければなりません。
　その様な事をせずとも、常識的な太さの配管を使用して各噴水へと繋がる枝管に水を供給する様にした上で、枝管の途中に水量調整用のねじ込み式のバルブを設けておき、バルブの開き具合を調整する事によって各噴水の高さを調整すれば済む話です。
　水道の蛇口に供給されている水圧が同じであっても、蛇口のハンドルの捻り具合によって水の勢いは変わりますが、それと同じ事です。

　勿論、上記の噴水の構造に関する話は、実際のヘネラリフェ離宮の噴水の構造がどうなっているのかという事に関する情報に基づいたものではありませんが、何十mにも亘って水を流す際に、上流と下流で水圧の差が殆ど無いようにするためには、必要となる配管の太さが何mにもなりかねませんから、常識的に考えれば個々の噴水の枝管に調整用のバルブが付いているのではないかと思われます。

お礼

「アセキアの中庭」が1958年に起きた火事後に、発見された遺構を参考に作り直され、噴水は昔から存在していたものではなく、後から作られたものの様です・・・全く知りませんでした。＊＊の法則も、それを実践する技術も治具／部品も揃っている。戦後の工事なら噴水高さを揃えるくらい簡単ですね。参考URLも面白かったです。ありがとうございました。

回答No.6

foomufoomu

元の水圧が同じであれば(すべての噴水の元が1か所でつながっていれば)、
極端にノズル形状が違わない限り（細かな話を抜きにすると）、垂直でも斜めでも、ほぼ同じ高さに噴き上がる・・・ということだったはずです。

お礼

垂直でも斜めでも、ほぼ同じ高さに噴き上がる・・・この説明が新鮮でした。６０年前の中高生にもどって再勉強したくなりました。ありがとうございました。

回答No.5

okormazd

これを説明する物理法則は、パスカルではなくて、ベルヌーイの定理のほうが適切でしょう。簡単に言えば、
流速が大きいと圧力は小さい。圧力を維持したければ、流速を小さくする。すなわち、管径を大きくする。また、流速が大きいほど圧力損失が大きくなるので上流側の圧力が高く、下流側の圧力が低くなって質問者の疑問のように均等な高さに上がらなくなる。したがって、管径を大きくしておけば、流速が小さくなって、圧力損失も小さくなり、上流、下流の圧力差も小さくなって、ほとんど均等な高さに上がるようになる、ということです。
したがって、噴水部分の流速が小さくなるように、すなわちこの部分の管径を大きくすればよいというだけの話です。もちろん、もっと上流の配管は吐き出し水量をまかなえるだけの管径は必要ですが、そんなに太くすることはない。流速は管径の２乗に反比例するから、噴水吐き出し径が、5~10mm、本管径が300~500mm程度でいいんじゃないか。

お礼

ベルヌーイの定理による圧力損失の説明および「流速は管径の２乗に反比例するから、噴水吐き出し径が、5~10mm、本管径が300~500mm程度でいいんじゃないか」 の説明で理解できました。この理屈で戦後に作られたのが写真の噴水・・・随分太い本管を使っているのですね。ありがとうございました。

回答No.3

tadys

一旦プールに水をため、そこから噴水に水を流します。
水を流す水路の断面積が噴水の穴より十分に大きければ水路を通過する際の圧力損は小さくてどの穴でも水圧はほぼ等しくなるでしょう。
水路の断面積をプールから遠ざかるほどに小さくすれば圧力はより均一になると思います。

お礼

何となく理解できました。貯水池は今でもヘネラリフェ離宮内、あるいは離宮近くの高台に現存するのでしょうか。元水路の断面積を十分に大きくすれば・・・水路工事は小水路ほど楽ですね。「十分」を判断するのは簡単ではなかったでしょうね。ありがとうございました。

回答No.2

Nebusoku3

私もアルハンブラ宮殿へは何回か行った事が有りますが、そのような疑問を持った事が有りません。目の付け所が違いますね。
さて、本題ですが、パスカルの法則でしたか、一般に閉じ込められた液体の一部に加えられた内圧は等しいとあります。
アルハンブラ宮殿の場合は閉じ込められた状態では無いですが、供給側の水圧が吐き出しよりも　十分に大きい　場合は管内の水圧はほぼ等しいと思います。
供給側の水圧が低くなれば、お示しのような疑問点が浮上すると思います。

散水せん等は水道圧が十分であればほぼ均等に一列に散水しますね。水道を絞ってやれば、供給元に近いか遠いかで勢いも変わってきますね。
特に水の場合は急激な圧力の変化は管内に素早く伝わり、場合によっては、ウォーターハンマーという現象を引き起こし管内の弱い部分を破損させることが有ることが知られていますね。
参考になればいいのですが。

お礼

多数ある噴水ノズルが繋がる元パイプ(水路)の太さや元パイプに送られる水圧を上手く調整すれば、吹き出す水の高さは揃えられるということですね。水圧調整は電気・ポンプのない時代でも可能だったのでしょうか。もう少し考えます。ありがとうございました。

回答No.1

SPS700

水は、底で繋がっていれば水面は同じ高さを求めるからでしょう。

お礼

おっしゃっている法則は、動いている水にも当てはまるのでしょうか。
６０年前に私が習ったときは、動かない水での説明でした。回答ありがとうございました。