都江堰水利樞紐古今談

1、都江堰水利樞紐古今談?wù)菏澜缥幕z產(chǎn)都江堰，是中國古代著名的水利工程。它創(chuàng)建于公元前256年。其渠首是一座大型無壩、一組水工建筑物合理地布局在3000余米的岷江河床中的水利樞紐工程。諸設(shè)施各自發(fā)揮應(yīng)有的功能并互相有機配合，共同實現(xiàn)著分水、溢洪、分沙，將足夠的水量引入灌渠，灌溉成都平原和川中丘陵地。它是古代水利工程，也是當今正使用著的水利工程，并且社會經(jīng)濟效益遠超往古。都江堰水利樞紐工程蘊含著豐富而卓絕的科學思想。二千多年來，在歷代人們精心保護和不斷采用新材料新技術(shù)的改進下，“經(jīng)久不衰”。為保護好這份文化遺產(chǎn)和持續(xù)發(fā)展，必須處理好保護與使用的關(guān)系，堅持依法治堰，科學管理工程設(shè)施，合理開發(fā)水資源

2、，加強岷江上游的生態(tài)建設(shè)，讓都江堰水利永遠造福于人類。關(guān)鍵詞：都江堰、樞紐工程、水利、古今都江堰水利樞紐工程，位于四川省都江堰市（原灌縣縣城，清代灌口鎮(zhèn)）城西1.5km處的岷江河床中。樞紐工程以下的干渠、支渠、斗渠，脈走支分于成都平原和部分川中丘陵地，形成巨大的灌區(qū)，創(chuàng)造著巨大的水利經(jīng)濟效益。都江堰水利工程創(chuàng)建于公元前256年，迄今已有2258年的歷史，它是著名的古代水利工程，也是當今正為中國現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)揮著巨大經(jīng)濟效益的水利工程。二千多年前古代水利工程至今還在利用，而且發(fā)揮著遠超往古的功能，在世界上“唯此一處”。人們高度贊譽這一偉大的古代水利工程是：“世界水利史上的奇跡”、“永恒的工程”。它

3、所蘊藏的卓絕而豐富的科學思想，閃耀著人類智慧的光輝。都江堰是中國的，也是世界人民共同的科學文化遺產(chǎn)。2000年11月，聯(lián)合國教科文組織世界遺產(chǎn)委員會審議通過，將這個燦爛的中華文明列入了世界遺產(chǎn)名錄。1 樞紐工程設(shè)施布局與功能都江堰樞紐工程諸設(shè)施，分布在上自岷江上游干流在出山口與支流白沙河匯合處，下至內(nèi)江寶瓶口止的3020m河床中。樞紐工程（也稱“渠首工程”、“渠首樞紐工程”）的現(xiàn)況是：主體工程包括，魚嘴分水堤、飛沙堰壩、寶瓶口、外江節(jié)制閘、工業(yè)引水檔水閘；輔助工程，百丈堤、二王廟順水堤、人字堤等設(shè)施。魚嘴，主體工程最重要的設(shè)施。它決定著取夠灌渠用水，并含沙量較少。當今魚嘴是卵石水泥建筑物；它將

4、岷江一分為二，外江（西）是岷江正流，內(nèi)江（東）是成都平原灌渠的咽喉，故又稱灌江。內(nèi)江取水口處寬150m，外江寬130m。魚嘴距上游白沙河口2050m，其間有靠東岸的“百丈堤”，是人工沙石工程，全長1950m，其功用是將洪水與所含泥沙逼向外江，并起到護岸、防止河槽擺動的作用。百丈堤的設(shè)置、魚嘴的位置，起到了“分四六，平源旱”的作用，確保內(nèi)江取足用水而又避免灌區(qū)發(fā)生洪澇災(zāi)害。飛沙堰，主體工程又一重要水工建筑物。魚嘴向南延伸為分水堤（又稱金剛堤），是沙石壘筑的河心大堤，其堤兩邊有漿砌大卵石護堤工程，分隔著內(nèi)、外江，下至710m處為一缺口，寬240m，口處堰高2m。內(nèi)江水漲、洪水帶著泥沙由此湃流向外江

5、（岷江正流），效果極佳，故稱飛沙堰溢洪道，古稱侍郎堰。飛沙堰與離堆之間還有一道人字堤和64m寬的人字堤溢洪道（楊柳堰），仍然起著湃出內(nèi)江洪水泥沙的作用。寶瓶口，主體工程中一關(guān)鍵設(shè)施。距飛沙堰下口120m處是一山崖缺口。此缺口位于古灌縣城墻西門玉壘關(guān)下，是玉壘山麓被鑿開的一個缺口。其底寬14.3m，頂寬28.9m，高19m。此處山崖上刻有水則。飛沙堰處的內(nèi)江寬70m，此處狹窄，寶瓶口外河寬4050m，故形成“瓶頸”，是成都平原及川中丘陵引水的咽喉。內(nèi)江從魚嘴分水，在金剛堤與東岸玉壘山堅硬赤礫巖逼流下迅速流經(jīng)飛沙堰至寶瓶口，急流受缺口所阻，形成一大洄水沱（伏龍?zhí)叮?，壅水超過水則（水位標尺）14劃，

6、洪水即從飛沙堰溢出，湃去外江。水位14劃時，流量為385 m3/s，足夠灌區(qū)春耕用水。寶瓶口與飛沙堰，形成一個自然節(jié)制閘，確保灌區(qū)不受洪澇災(zāi)害。飛沙堰上口斜對著內(nèi)江左岸的玉壘山腳下的虎頭巖，由此而上至二王廟山門腳下是一段岸長400m的彎道，今有用混凝土和漿砌大卵石筑成的“二王廟順水堤”，高9.1米，頂寬4.63.2m，起著護岸和導正水流的作用。外江節(jié)制閘，內(nèi)、外江引入流量分配節(jié)制閘。此為渠首處一顯眼現(xiàn)代水工建筑物。都江堰渠首是大型無壩引水工程。一年四季，岷江水量在變化，為引水灌溉，或堵截江流掏挖內(nèi)、外江河床沉沙，古人用竹籠榪槎調(diào)節(jié)。魚嘴前，向東岸，向西岸，使用大竹籠盛卵石，用三根木樁支撐榪槎，

7、一個個排開去，封住內(nèi)江口、外江口。清明節(jié)后春灌，砍去內(nèi)江榪槎，江水流入灌區(qū)，成都平原耕田插秧；冬季歲修時，封住內(nèi)江口，掏挖飛沙堰對面鳳棲窩處沉積的沙石（下埋臥鐵，年年挖至此）。竹籠榪槎，就地取材，雖易辦，也易損，常被岷江洪水沖毀；以往，洪水過后，立即修復竹籠榪槎。1974年4月，在魚嘴尖端下78m處建成外江節(jié)制閘，長104.4m，8孔，電動啟閉各孔大鋼板閘門。建閘之前，多番試驗，鋼閘門代替榪槎而未改變原河道流勢及內(nèi)外江分流、分沙比例和內(nèi)江漂木流送的規(guī)律（今岷江上游已封山育林，不再漂木）。此閘設(shè)置，確保了對江水分流的不間斷調(diào)節(jié)，以免洪水入內(nèi)江成災(zāi)。工業(yè)引水擋水閘，渠首處又一顯眼的現(xiàn)代水工建筑物。

8、此閘位于飛沙堰壩尾170m處，閘門8孔，每孔寬12m，總寬105.8m；閘上為白墻黃瓦“廊橋”，兩端有重檐飛甍“橋頭亭”，十分美觀。由于都江堰灌區(qū)的擴大，城市工業(yè)用水的增加，又要維護飛沙堰固定的堰高壩長規(guī)制和景觀，1963年在飛沙堰壩尾建成工業(yè)用水的引水工程，在內(nèi)江斷流歲修時引外江水入離堆公園下的暗渠，流經(jīng)1502m注入寶瓶口下、走馬閘上游的內(nèi)江中。1992年；將原臨時性擋水設(shè)施改建為擋水閘。平時關(guān)閘攔水，洪水時開閘泄洪排沙。此閘使內(nèi)江引水量增加4046.5 m3/s，滿足了成都工業(yè)和城市生活用水的需求。渠首樞紐工程諸設(shè)施，不僅布局合理，科學，效能巨大而互相配合，形成一個有機的整體，共同實現(xiàn)著

9、分水、溢洪、排沙，將足量的清水引入灌渠的總體設(shè)計思想和配置原則。岷江，是長江上游的一大支流，發(fā)源于岷山山脈的弓杠嶺（古稱羊膊嶺，今四川松潘縣境），河源海拔4000m，都江堰渠首高程730m，其間距341km，納入大小河流138條，水量充沛，水流湍急，夾帶沙石多，年平均來水量150.82億m3，年均輸沙量1300萬噸（折合650萬m3）；上游積水面積達25820 km2，“千里岷山雪”，夏季常遇江水猛漲。洪峰達7700 m3/s，經(jīng)魚嘴分水，飛沙堰和楊柳堰（原在金剛堤中段還有平水槽，1962年填塞）溢洪，只有10%的水量入寶瓶口。岷江中沙石，經(jīng)分沙、飛沙，只有8%的入寶瓶口。由此可見，諸水工設(shè)施

10、功能之巨大，高效。正因?qū)⒑樗c沙石兩大難題解決得好，都江堰歷久不衰。表1 都江堰渠首工程功能分表名稱主要功能輔助其他設(shè)施的次要作用魚嘴分水分洪 分泥沙金剛堤分水逼水 保證內(nèi)江水量飛沙堤排沙溢洪 節(jié)制內(nèi)江水量溢洪道溢洪排沙 節(jié)制內(nèi)江水量人字堤溢洪排沙 節(jié)制內(nèi)江水量平水槽溢洪排沙 節(jié)制內(nèi)江水量寶瓶口限洪節(jié)制內(nèi)江水量，限泥沙伏龍?zhí)缎钏辽?溢洪 分水百丈堤逼水護岸 使洪水、泥沙便于趨向外江魚嘴前榪槎節(jié)制內(nèi)江水量保護魚嘴 沉沙排沙、分水2 歷史上樞紐工程的維護與改進當今水利工程的科學技術(shù)的主要之點應(yīng)是：工程規(guī)劃應(yīng)全面考慮，水利資源的控制、開發(fā)和利用進行合理安排，根據(jù)需要和當?shù)氐淖匀?、?jīng)濟和社會等可能的

11、條件選擇合理的使用方式與工程規(guī)模，設(shè)計安全、經(jīng)濟、運用和管理都方便的工程布置的最佳方案；其實施原則應(yīng)是在保證規(guī)劃目的全面實現(xiàn)的前提下，易行、節(jié)約，最大限度地做到安全，經(jīng)濟，高效。倘若我們以此去審視都江堰樞紐工程諸設(shè)施的布局、構(gòu)件與各自的功能，無不令人贊嘆稱絕。都江堰渠首樞紐工程的總體規(guī)劃思想，科學的實施原則，以及諸水工建筑物分布的格局，均是在歷史上形成了的。二千多年來，隨著歷史經(jīng)驗的總結(jié)，社會的需求和建材的更新，樞紐工程諸設(shè)施都有一個不斷追求完善、永固、高效的歷史進程。都江堰渠首處，是岷江出山口，是成都沖積扇平原的頂端。成都平原由西北向東南傾斜，岷江流經(jīng)其間，治岷江水患，興平原水利，都江堰渠首

12、河段是“控其領(lǐng)，扼其喉”的最佳處。成都平原北部邊緣與傳說的大禹故鄉(xiāng)石紐（在今北川縣）毗鄰。漢代著作禹貢記載，禹曾經(jīng)“岷山導江，東別為沱”。禹治川西洪水，開渠將岷江水分流，向東導入沱江。漢代蜀王本紀載，春秋末（公元前七世紀），“時玉山出水，若堯之洪水，望帝不能治，使鱉靈決玉山，民得安處”。玉山，今玉壘山。鱉靈，古蜀國望帝的相，后因治水有功得民擁戴取代望帝，建開明王朝。東晉常璩華陽國志蜀志載：“七國稱王，杜宇稱帝其相開明決玉壘山以除水害?！摈M靈治水，主要目的是消除水患。公元前276年秦國滅亡蜀國。公元前256年蜀郡太守李冰為安定社會秩序，建設(shè)秦國統(tǒng)一天下的大后方，十分注意社會經(jīng)濟的恢復和發(fā)展，治水

13、興農(nóng)，發(fā)展交通。他親自勘察岷江上游，至氐道北（今松潘），然后“因高卑之宜，驅(qū)自行之勢”，在玉壘山下的河床中興建水利工程。史記河渠書載：“蜀守李冰鑿離堆，辟沫水之害，穿二江，成都之中。此渠皆可行舟，有余則用溉浸，百姓享其利?！弊髡咚抉R遷曾實地考察過都江堰。華陽國志蜀志記載更為詳細：“冰乃壅江作堋，穿郫江、檢江，別支流雙過郡下，以行舟船。岷山多梓、柏、大竹，頹隨水流，坐致材木，功省用饒；又溉灌三郡，開稻田乃至湔堰上分穿羊摩江，灌江西，于玉女房下白沙郵作三石人，立三水中。與江神要，水竭不至足，盛不沒肩?！庇纱丝芍畋嗡闹笇枷胧菍⒅嗡寂c行丹、灌溉、漂運木竹等興利并舉，是綜合開發(fā)水資源的思想；

14、治水工程的選點科學，是最佳處；工程設(shè)施，“壅江作堋”和鑿離堆、穿二江。所謂“堋”，宋高丞事物紀原解釋：“蜀人謂堰為堋”，可知堋就是江中分水的堤，即今魚嘴金剛堤一類建筑物。鑿離堆，即將玉壘山麓鑿開一缺口，引江水入灌區(qū)，分離的部分山體謂離堆。此缺口，即今寶瓶口。李冰又修溝渠，與平原上的自然河道相溝通，形成自流灌溉網(wǎng)；為灌溉外江以西的田土，鑿羊摩江；在內(nèi)江、外江、羊摩江的取水口處，各立一石人。石人的主要功用是測水位，水竭至足，不夠灌溉用水；水盛沒肩，預(yù)示將發(fā)生洪澇災(zāi)害。這就是歷史上最早的水則。華陽國志所記載的都江堰不一定是李冰創(chuàng)建時的情況，但是渠首樞紐工程的總體設(shè)計思想，主體工程由一組水工建筑物有機

15、配合的原則及其分布格局在李冰創(chuàng)建時已經(jīng)奠定了。1974年3月，在外江閘下游130米處施工，從4.5米深處挖出東漢建寧元年（168年）雕刻的李冰石像。石像高2.9米，前胸及兩袖刻有隸書文字：“故蜀郡守李府君諱冰”，“建寧元年閏月戊申朔二十五日都水掾”，“尹龍長陳壹造三神石人水萬世焉”。此文物是李冰創(chuàng)建都江堰和古代管理都江堰制度的有力依據(jù)。李冰創(chuàng)建的都江堰，二千多年來不僅受到合理的利用，科學的保護，而且將其發(fā)展、完善。魚嘴有一個上下移動的歷史進程，李冰作的堋口湔堰，在今白沙河入岷江處，以后魚嘴下移至今二王廟、索橋以下，當今魚嘴的位置定于1936年；古代魚嘴建造，“累石子作長汀以遏水”，元明兩朝曾為

16、用打木樁填卵石上壓石條鐵板大鐵龜大鐵牛追求永久牢固而爭論了幾百年，但終沒有解決問題，1935年都江堰管理處處長張沅主持，將魚嘴向外江西移20米，深挖基礎(chǔ)，用大木排架、卵石、混凝土，澆成流線型新魚嘴，使用至今，完好無損。1961年歲修工程中，渠首和灌區(qū)多采用卵石混凝土及水泥沙漿砌卵石堤埂，代替竹籠卵石埂臨時性工程；1964年，改造人字堤為混凝土卵石；同年，飛沙堰也改原大方木柜裝卵石打木樁的“安羊圈”技術(shù)為2.5m見方、厚40cm的混凝土隔墻密填卵石沙漿砌牢技術(shù)；1971年徹底清理使用了二千多年的寶瓶口伏龍?zhí)?，并用鋼筋水泥襯護加固離堆崖壁；1974年建成的電動外江節(jié)制閘，代替了魚嘴前的竹籠榪槎，調(diào)

17、水操控更如人意，提高了效率；現(xiàn)代的水位標尺比古代水則更為精確，等等。二千多年來的變化，“萬變不離其宗”，即所含的科學原理沒有變，樞紐主體工程沒有變，始終有魚嘴金剛堤，有內(nèi)江外江，有飛沙堰溢洪道，有伏龍?zhí)秾毱靠?，而且人們至今仍遵循著“深掏灘、低作堰”；“遇彎截角，逢正抽心”的“六字訣”、“八字格言”的古訓進行維修和保護，所以渠首處雖然見到電動鋼板閘門，鋼筋水泥建材，但都江堰仍然是名符其實的古代水利工程。其間的變化，是社會文明的發(fā)展，是科學技術(shù)的進步。人們與時俱進，繼承和弘揚著這珍貴的文化遺產(chǎn)。而且，人們始終遵循著一條治水原則“乘勢利導”，一條施工原則“因地制宜”，所以都江堰始終保持著“費省而效宏

18、”的優(yōu)點和特點。都江堰樞紐工程如此卓絕，強有力地控制著灌區(qū)的防洪與灌溉，為社會帶來巨大的經(jīng)濟效益。古代，它不僅防洪消災(zāi)，行船、漂木，而且大利于農(nóng)業(yè)發(fā)展。自從有了都江堰，成都平原“水旱從人，不知饑饉”，“沃野千里，號為陸?！?，四川有了“天府之國”美名。天府，就是天堂，就是皇帝的府庫、糧倉。歷代成都平原都是國家生產(chǎn)糧食的基地之一。漢代時，都江堰“溉田萬頃”。清朝末年，溉田300萬畝。新中國成立后，大力保護和科學發(fā)展，七十年代打通成都東邊的龍泉山脈，將灌渠引向川中丘陵地區(qū)，這是曠古未有的大發(fā)展。當今都江堰向37個縣、3000多萬人供應(yīng)農(nóng)業(yè)用水、工業(yè)用水、城鎮(zhèn)生活用水、旅游景區(qū)用水，灌溉農(nóng)田1008萬

19、畝。據(jù)發(fā)展規(guī)劃，控灌面積為1500萬畝，發(fā)揮遠超往古的社會效益。3 維護都江堰持續(xù)發(fā)展的生態(tài)環(huán)境 都江堰是中華民族締造的優(yōu)秀科技成果，我們應(yīng)當“繼承這一份珍貴的遺產(chǎn)”(毛澤東語)?？茖W的東西，社會又需要，能永久。都江堰樞紐工程，十分科學；加之人們持續(xù)不斷地合理的管理與維修，所以能“經(jīng)久不衰”。 都江堰渠首樞紐工程諸設(shè)施的形狀和位置布局所蘊藏科學性，就是與所選點環(huán)境相適應(yīng)的合理性。李冰創(chuàng)建都江堰，其樞紐工程的選點與設(shè)置，考慮的中心點是：“因高卑之宜，驅(qū)自行之勢”。高卑之宜，指岷江從源頭到出山口及從白沙河入口處到寶瓶口一段河床的地形與 坡度。自行之勢，指岷江水流之勢。從岷江的具體情況出發(fā)，從成都平

20、原防洪興利的需要出發(fā)，創(chuàng)建的樞紐工程是符合于客觀實際的，所以它科學，因而能運用二千多年，不像國內(nèi)外的其他古代水利工程早因泥沙淤塞而堙廢了。 歷史上的都江堰樞紐工程，適應(yīng)于歷史上的岷江水流情況。這個水流情況包括：因地形的高卑，河床的陡降所含的沙石；因上游的流域面積和森林覆蓋率所帶來的流量與流速。 倘若，岷江的情況變了，大變了，或者沙石劇增，或者河水大減，甚至如有的河流一樣枯竭、斷流，都江堰樞紐工程還適用?豈不報廢了嗎? 這實際上是一個生態(tài)環(huán)境帶來的問題。都江堰以上的岷江河勢，每半公里水面平均下降4m的陡斜河床是不易改變的，但江水流量、流速、所含的泥沙量則相對容易改變。只要上游生態(tài)遭到破壞，岷江即

21、會顯現(xiàn)險象。歷史上，岷江上游是莽莽林海。上游積水面積2.5萬km2，森林覆蓋率，元代時達50%，明清兩代由于修城垣、燒炭、木商貿(mào)易，原始森林銳減，尤其是近代的商貿(mào)使林木大遭砍伐。1912年70余家木商云集汶川、茂縣，采木274萬m3，幾乎將岷江及主要支流兩岸林木砍伐殆盡。1949年，岷江上游森林覆蓋率下降為30%；五十年代后30年，上游伐木5895萬m3，森林覆蓋率陡降為18.8%，其破壞生態(tài)的勢頭十分嚴峻。 岷江上游生態(tài)的破壞，直接影響著都江堰水利。岷江水量因之變化，如下表所示：表2 上游生態(tài)變化與岷江水量減少年代年平均流量（m3/s）年平均徑流量（108m3）最枯水月份流量（m3/s）最大洪峰流量（m3/s）30552（