两亿七千余万格。以下为计算
一格水放在平地,形成斜置正方形水域
其对角线长7×2+1,面积为7^2+8^2
图示为何对角线长2n+1时面积为n^2+(n+1)^2:
水在每一层向外延伸7格,有256层,故最大水锥底面对角线长
7×256×2+1=1792×2+1,
底面积为1792^2+1793^2
(水在底层失去支撑,少延伸了一次,但如果增加临时水源形成延伸水流,撤掉临时水源后,水流仍然存在,为方便起见,按有临时水源的情况计算)
一格水的湿润区域是9×9的正置正方形,也就是横向延伸四格,再纵向延伸四格。
所以对角线长2n+1的斜置正方形水域,其湿润边缘是剪角斜置正方形,也就是对角线为2(n+8)+1的斜置正方形剪去四个(1+3+5+7)的角。
所以最大水锥底面的湿润区面积为
(1792+8)^2+(1793+8)^2-(1+3+5+7)×4
=1800^2+1801^2-64
=6483537 (记为s1)
作物需要一格生长,因此纵向堆积耕地最多256/2=128级。各级湿润区未剪角时对角线长为2n'+1,其中n'的值从最高级的22,每下降一级增加14,一直到最低级的1800。
所以,总湿润面积为
Σ(8+14i)^2+(9+14i)^2-64, i=1,2,3…128
=281187712 (记为s2)
但还需要扣除因水流经过而无法用作耕地的面积。扣除部分算起来很繁琐,以下是近似算法:
考虑:为实现最大底边框,让底面每一格的正上方都有水流过,形成一个“盖子”,盖子的俯视图是与底面相同的斜置正方形。那么,从水盖中剔除哪些部分,不影响水流抵达其边缘呢?
思路是,先预留出从水源直达前后左右四方向的渠道,然后在不影响边缘的情况下,作尽可能大的、边与渠道平行的正方形,并填为耕地,不断重复直至无处可填。当层数为1和2时,这种方法得到的水网如下
但当层数继续增加,就会出现问题。下图是三层的情况,红石块表示非湿润区:
稍作修改,得到完全湿润、完全利用空间的版本(棕色的灰化土表示也可以开发为耕地且不影响边缘最大化)
比较系统的处理方法似乎是,把正方形大小限制在8×8以内。
不过当我们如此处理时,会发现可用耕地的面积比非系统的方法少了一些。
姑且容忍这部分损耗,采用8×8系统划分法,那么对256层的耕地金字塔来说,其顶盖非边缘区的耕地面积比率是
8×8/(9×9)=64/81
↑顶盖非边缘区模式图。蓝色钻石表示水流,棕色灰化土表示耕地
从上图每个“十字路口”处竖直向下打通,使瀑布湿润下方每一级耕地,则金字塔内部耕地率是:
1-1/(9×9)=80/81
↑非顶盖非边缘区模式图
当然,边缘耕地率与腹地不同,忽略这部分误差,则顶盖耕地面积为:
64/81×s1
而非顶盖耕地面积为(s2-s1)×80/81
计算得,总耕地面积约为276435560。
这个答案虽然在金字塔表面附近有误差,但即使扣掉整个顶盖的面积(实际误差不会有这么多),总面积仍高达两亿七千万,比 @熊孩子 的答案高两千多万,可喜可贺。
顺便,顶盖边缘区模式如下(红石表示非湿润区),虽然没力气计算,至少可以给大家留个直观印象: