中國(guó)古代水利工程介紹剖析

都江堰大家上午好！歡迎來(lái)到被稱為世界遺產(chǎn)的都江堰參觀，俗話說(shuō)：“天府美自古堰來(lái)”如果沒(méi)有都江堰也就沒(méi)有成都平原的富饒，“天府之國(guó)”也就無(wú)從說(shuō)起。下面的時(shí)間由我來(lái)陪伴大家一同游覽，預(yù)祝大家旅途愉快。都江堰是我國(guó)古代最偉大的水利工程，有2000年的歷史。從地理上來(lái)看，四川的地形西高東低，從西部高山上奔騰而下的的岷江水給東部平原帶來(lái)了洪澇災(zāi)害。戰(zhàn)國(guó)時(shí)期，蜀守李冰帶領(lǐng)群眾用了14年的時(shí)間建成了都江堰水利工程，從此，為成都平原帶來(lái)了福音，不但避免了洪澇災(zāi)害，還為農(nóng)業(yè)灌溉提供了充足的水源。成都平原于是呈現(xiàn)了沃野千里，欣欣向榮的景象。都江堰修建于秦代，它修建的時(shí)間比長(zhǎng)城的修建時(shí)間還要早，早在秦國(guó)統(tǒng)一六國(guó)之前就已經(jīng)開(kāi)始修建了，是由李冰父子修建的，當(dāng)時(shí)李冰被朝廷派來(lái)這里任太守一職（相當(dāng)于現(xiàn)在的縣長(zhǎng)），負(fù)責(zé)修建都江堰。但是鮮為人知的一面是李冰其實(shí)沒(méi)有兒子，古語(yǔ)有云：不孝有三，無(wú)后為大。李冰把他畢生的心血都奉獻(xiàn)給了都江堰工程，老百姓非常尊敬他，便稱他有兒子，從現(xiàn)代的意義引申來(lái)看可以把它比喻成千千萬(wàn)萬(wàn)老百姓用辛勤的汗水修建的。都江堰在修建以前，成都平原冬有旱災(zāi)，夏有洪災(zāi)，百姓民不聊生，都江堰修建好以后，百姓豐衣足食，成都平原才被確立為天府之國(guó)的美稱，成都平原的灌溉用水來(lái)自岷江，岷江流到都江堰這里的時(shí)候水流特別急，水流量也特別大，要修建水利工程十分困難，李冰就采用2條原則：引水以灌田，分洪以減災(zāi)。在這里我們除了要注意他的科學(xué)性外還要注意他的思想，秦代是一個(gè)剛從奴隸制過(guò)度到封建制不久的一個(gè)朝代，百姓的思想非常保守和陳舊，認(rèn)為害就是害，利就是利，兩者不能混為一談，而李冰提出這一條原則，化害為利非常難得。都江堰工程主要分為：魚(yú)嘴.飛沙堰.寶瓶口。魚(yú)咀是都江堰工程的主體部分。站在魚(yú)咀的壩口，看岷江迎面而來(lái)，經(jīng)魚(yú)咀一隔分為兩股，即外江和內(nèi)江?！胺炙牧?、平潦旱”，形象說(shuō)出了魚(yú)咀的功能和其作用。魚(yú)咀主要起分水作用。李冰修建魚(yú)嘴，因地制宜，充分利用了韓家壩的穩(wěn)固性和分水作用，并在此基礎(chǔ)上加工而成，事半功倍，用形似魚(yú)嘴的堤壩，把岷江水一分為二，分為內(nèi)江和外江。由于這段河道的河床外高內(nèi)低，再加上正有一個(gè)彎道，所以魚(yú)咀分水后在春耕季節(jié)江水流量較小時(shí)，主流就有約六成的水進(jìn)入內(nèi)江，首先保證了成都平原的農(nóng)業(yè)灌溉用水。洪水季節(jié)，流量急增，水位大幅度提高，水勢(shì)受河床彎道的制約明顯減少，再由于外江一側(cè)江面較寬，內(nèi)江—側(cè)江面較窄，內(nèi)江的流量會(huì)自動(dòng)低于外江，進(jìn)水約四成，這樣又在很大程度上解決了成都平原的防洪難題。魚(yú)嘴還具有一定的排沙排石功能；魚(yú)嘴正處于“正面取水”“側(cè)面排沙”的理想位置。80%的沙石從這里排走，大大減少了內(nèi)江淤塞之害。現(xiàn)在的魚(yú)咀已是鋼筋混凝土建筑，在從前它可是土石做基，用卵石竹籠護(hù)堤。就是用川西盛產(chǎn)的竹子編成長(zhǎng)長(zhǎng)的竹籠橫置壩邊，里邊塞滿河邊沖積的卵石，一籠接一籠，一層接一層，造成了堅(jiān)固耐沖又不積水的堤壩。就地取材，方法簡(jiǎn)易而效果極好。金剛堤盡頭處成了一個(gè)斜坡，然后是一道矮壩，這就是飛沙堰了。飛沙堰，是都江堰水利工程的第二個(gè)主體工程，這堰修在離堆之側(cè)，是一道低壩，堰頂距河床僅2．15米。它的主要功能是為內(nèi)江泄洪排沙。“飛沙”二字的意思就在于不僅溢洪還能排沙。測(cè)量資料表明，內(nèi)江流量越大，飛沙堰的泄洪能力越強(qiáng)。特大洪水時(shí)，從魚(yú)嘴分進(jìn)內(nèi)江總干渠的流量可達(dá)寶瓶口流量的四倍。75%的內(nèi)江水可從這里泄出。當(dāng)枯水季節(jié)，水位低于飛沙堰時(shí)，它便成了一道天然節(jié)制閘，自動(dòng)失去了泄洪功能，保證了成都平原的灌溉。資料還表明，在飛沙堰第二次利用彎道流體力學(xué)原理，排走江水含沙量的約15％。魚(yú)嘴已排沙80％，流向成都平原的水流含沙量就只占5％左右了。寶瓶口是都江堰系統(tǒng)工程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。寶瓶口是內(nèi)江水進(jìn)入成都平原的咽喉，猶如瓶口一樣，嚴(yán)格控制著江水進(jìn)人成都平原的流量，當(dāng)寶瓶口的進(jìn)水量飽和(約700立方米／秒)后，無(wú)論岷江發(fā)生多大的洪水，寶瓶口也拒之“口”外，概不容納。這種穩(wěn)定的進(jìn)水量，對(duì)成都平原的農(nóng)業(yè)、灌溉、防洪、運(yùn)輸?shù)榷籍a(chǎn)生了特大效益。選擇在寶瓶口位置開(kāi)鑿離堆是極其科學(xué)的。它使內(nèi)江水經(jīng)過(guò)一段流程后水勢(shì)便于控制，水質(zhì)進(jìn)一步澄清，然后被迎面獨(dú)立的離堆頂托江水，創(chuàng)造了飛沙堰泄洪排沙的功能和寶瓶口的瓶頸效用。保證了成都平原的防洪和灌溉。京杭大運(yùn)河“盡道隋亡為此河，至今千里賴通波。若無(wú)水殿龍舟事，共禹論功不較多?！边@是唐代詩(shī)人皮日休對(duì)運(yùn)河的詩(shī)論，作為世界上開(kāi)鑿時(shí)間最早、規(guī)模最大、里程最長(zhǎng)的運(yùn)河，大運(yùn)河經(jīng)歷了兩千多年的滄桑風(fēng)雨，目前在航運(yùn)、水利等方面仍發(fā)揮著巨大作用。我國(guó)古代的政治和軍事中心在北方，而南方江淮地區(qū)的經(jīng)濟(jì)卻有了很大的發(fā)展。北方城市所需要的物資，特別是糧食，有很大一部分要依靠江淮地區(qū)供應(yīng)。怎樣把這些糧食源源不斷地運(yùn)到北方地區(qū)，這是擺在統(tǒng)治階級(jí)面前必須解決的重大問(wèn)題。在現(xiàn)代陸路交通工具還沒(méi)有出現(xiàn)的古代，人們主要靠肩挑、手抬、人力車或牲畜拉車，以及船運(yùn)的辦法運(yùn)輸物資。我國(guó)的大江大河大都是從西往東橫向流動(dòng)的，開(kāi)辟一條縱貫?zāi)媳钡乃愤\(yùn)輸，是很必要的。大運(yùn)河北起北京，南達(dá)杭州，流經(jīng)北京、河北、天津、山東、江蘇、浙江六個(gè)省市，溝通了海河、黃河、淮河、長(zhǎng)江、錢(qián)塘江五大水系，全長(zhǎng)1794公里。相當(dāng)于蘇伊士運(yùn)河的10倍多，巴拿馬運(yùn)河的22倍，是世界上最長(zhǎng)的人工河流，也是最古老的運(yùn)河之一。它和萬(wàn)里長(zhǎng)城并稱為中國(guó)古代的兩項(xiàng)偉大工程，聞名于全世界。京杭運(yùn)河對(duì)中國(guó)南北地區(qū)之間的經(jīng)濟(jì)、文化發(fā)展與交流，特別是對(duì)沿線地區(qū)工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和城鎮(zhèn)的興起均起了巨大作用。京杭大運(yùn)河也是最古老的運(yùn)河之一。它和萬(wàn)里長(zhǎng)城并稱為我國(guó)古代的兩項(xiàng)偉大工程，聞名于全世界。從公元前486年始鑿，至公元1293年全線通航，前后共持續(xù)了1779年。在漫長(zhǎng)的歲月里，主要經(jīng)歷三次較大的興修過(guò)程。第1期運(yùn)河。運(yùn)河的萌芽時(shí)期。春秋吳王夫差十年(公元前486)開(kāi)鑿邗溝，以通江淮。至戰(zhàn)國(guó)時(shí)代又先后開(kāi)鑿了大溝(從今河南省原陽(yáng)縣北引黃河南下,注入今鄭州市以東的圃田澤)和鴻溝,從而把江、淮、河、濟(jì)四水溝通起來(lái)。第2期運(yùn)河。主要指隋代的運(yùn)河系統(tǒng)。以東部洛陽(yáng)為中心，于大業(yè)元年(605)開(kāi)鑿?fù)?jì)渠,直接溝通黃河與淮河的交通。并改造邗溝和江南運(yùn)河。三年又開(kāi)鑿永濟(jì)渠，北通涿郡。連同公元584年開(kāi)鑿的廣通渠,形成多枝形運(yùn)河系統(tǒng)。據(jù)說(shuō)煬帝為了到揚(yáng)州看瓊花，也為了南糧北運(yùn)，開(kāi)鑿京淮段至長(zhǎng)江以南的運(yùn)河，全長(zhǎng)2000多公里。第3期運(yùn)河到元朝時(shí)，元定都大都(今北京)，必須開(kāi)鑿運(yùn)河把糧食從南方運(yùn)到北方。為此先后開(kāi)鑿了三段河道，把原來(lái)以洛陽(yáng)為中心的隋代橫向運(yùn)河，修筑成以大都為中心，南下直達(dá)杭州的縱向大運(yùn)河。京杭大運(yùn)河是我國(guó)古代勞動(dòng)人民創(chuàng)造的一項(xiàng)偉大工程，是祖先留給我們的珍貴物質(zhì)和精神財(cái)富，是活著的、流動(dòng)的重要人類遺產(chǎn)。在兩千多年的歷史進(jìn)程中，大運(yùn)河為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)家統(tǒng)一、社會(huì)進(jìn)步和文化繁榮作出了重要貢獻(xiàn)，至今仍在發(fā)揮著巨大作用。京杭大運(yùn)河顯示了我國(guó)古代水利航運(yùn)工程技術(shù)領(lǐng)先于世界的卓越成就，留下了豐富的歷史文化遺存，孕育了一座座璀璨明珠般的名城古鎮(zhèn)，積淀了深厚悠久的文化底蘊(yùn)，凝聚了我國(guó)政治、經(jīng)濟(jì)、文化、社會(huì)諸多領(lǐng)域的龐大信息。大運(yùn)河與長(zhǎng)城同是中華民族文化身份的象征。坎兒井坎兒井，維吾爾語(yǔ)稱“坎兒孜”，意思是“流水的井”，是干旱地區(qū)一種獨(dú)特的地下水利灌溉系統(tǒng)。中國(guó)坎兒井主要分布在新疆，西起喀什，東至哈密，大都分布在東博格達(dá)山脈南、北麓的哈密盆地、吐魯番盆地和木壘縣，其中吐魯番坎兒井分布最為集中。歷史上，新疆吐魯番坎兒井總長(zhǎng)曾達(dá)到過(guò)5000公里以上，被譽(yù)為“地下運(yùn)河”?？矁壕c萬(wàn)里長(zhǎng)城、京杭大運(yùn)河并稱為中國(guó)古代三大工程。坎兒井在吐魯番地區(qū)最為集中，吐魯番素有“火洲”之稱，氣候極端干旱，年蒸發(fā)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于降水量，當(dāng)?shù)厝嗣窀鶕?jù)本地自然條件和水文地質(zhì)特點(diǎn)，開(kāi)挖坎兒井，吐魯番盆地北部的博格達(dá)山和西部的喀拉烏成山，春夏時(shí)節(jié)有大量積雪和雨水流下山谷，潛入戈壁灘下。人們利用山的坡度，巧妙地創(chuàng)造了坎兒井，引地下潛流灌溉農(nóng)田?？矁壕灰蜓谉帷⒖耧L(fēng)而使水分大量蒸發(fā)，因而流量穩(wěn)定，保證了自流灌溉?？矁壕且环N結(jié)構(gòu)巧妙的特殊灌溉系統(tǒng)，它由豎井、暗渠、明渠和澇壩四部分組成?？偟恼f(shuō)來(lái)，坎兒井的構(gòu)造原理是：在高山雪水潛流處，尋其水源，在一定間隔打一深淺不等的豎井，然后再依地勢(shì)高下在井底修通暗渠，溝通各井，引水下流。地下渠道的出水口與地面渠道相連接，把地下水引至地面灌溉桑田。先說(shuō)豎井。豎井是開(kāi)挖或清理坎兒井暗渠時(shí)運(yùn)送地下泥沙或淤泥的通道，也是送氣通風(fēng)口。井深因地勢(shì)和地下水位高低不同而有深有淺，一般是越靠近源頭豎井就越深，最深的豎井可達(dá)90米以上。豎井與豎井之間的距離，隨坎兒井的長(zhǎng)度而有所不同，一般每隔20—70米就有一口豎井。一條坎兒井，豎井少則10多個(gè)，多則上百個(gè)。井口一般呈長(zhǎng)方形或圓形，長(zhǎng)1米，寬0.7米。乘車臨近吐魯番時(shí)，在那郁郁蔥蔥的綠洲外圍戈壁灘上，就可以看見(jiàn)順著高坡而下的一堆一堆的圓土包，形如小火山錐，坐落有序地伸向綠洲，這些，就是坎兒井的豎井口。暗渠又稱地下渠道，是坎兒井的主體。暗渠的作用是把地下含水層中的水會(huì)聚到它的身上來(lái)，一般是按一定的坡度由低往高處挖，這樣，水就可以自動(dòng)地流出地表來(lái)。暗渠一般高1.7米，寬1.2米，短的100-200米，最長(zhǎng)的長(zhǎng)達(dá)25公里，暗渠全部是在地下挖掘，因此掏撈工程十分艱巨?？矁壕加谖鳚h，在開(kāi)挖暗渠時(shí)，為盡量減少?gòu)澢⒋_定方向，吐魯番的先民們創(chuàng)造了木棍定向法。即相鄰兩個(gè)豎井的正中間，在井口之上，各懸掛一條井繩，井繩上綁上一頭削尖的橫木棍，兩個(gè)棍尖相向而指的方向，就是兩個(gè)豎井之間最短的直線。然后再按相同方法在豎井下以木棍定向，地下的人按木棍所指的方向挖掘就可以了。在掏挖暗渠時(shí)，吐魯番人民還發(fā)明了油燈定向法。油燈定向是依據(jù)兩點(diǎn)成線的原理，用兩盞旁邊帶嘴的油燈確定暗渠挖掘的方位，并且能夠保障暗渠的頂部與底部平行。但是，油燈定位只能用于同一個(gè)作業(yè)點(diǎn)上，不同的作業(yè)點(diǎn)又怎樣保持一致呢？挖掘暗渠時(shí)，在豎井的中線上掛上一盞油燈，掏挖者背對(duì)油燈，始終掏挖自己的影子，就可以不偏離方向，而渠深則以泉流能淹沒(méi)筐沿為標(biāo)準(zhǔn)。暗渠還有不少好處是，由于吐魯番高溫干燥，蒸發(fā)量大，水在暗渠不易被蒸發(fā)，而且水流地底不容易被污染，再有，經(jīng)過(guò)暗渠流出的水，經(jīng)過(guò)千層沙石自然過(guò)濾，最終形成天然礦泉水，富含眾多礦物質(zhì)及微量元素，當(dāng)?shù)鼐用駭?shù)百年來(lái)一直飲用至今，不少人活到百歲以上，因此，吐魯番素有中國(guó)長(zhǎng)壽之鄉(xiāng)的美名。龍口是坎兒井明渠、暗渠與豎井口的交界處，也是天山雪水經(jīng)過(guò)地層滲透，通過(guò)暗渠流向明渠的第一個(gè)出水口。暗渠流出地面后，就成了明渠。顧名思義，明渠就是在地表上流的溝渠。人們?cè)谝欢ǖ攸c(diǎn)修建了具有蓄水和調(diào)節(jié)水作用的蓄水池，這種大大小小的蓄水池，就稱為澇壩。水蓄積在澇壩，哪里需要，就送到哪里。坎兒井的形成條件：1.在當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件上：由于干旱少雨，地面水源缺乏，人們要生產(chǎn)、生活就不得不重視開(kāi)發(fā)利用地下水。同時(shí)，當(dāng)?shù)氐牡叵滤蛴懈呱窖a(bǔ)給，所以儲(chǔ)量豐富。地面坡度又陡，有利于修建坎兒井工程，開(kāi)采出豐富的地下水源，自流灌溉農(nóng)田和解決人畜飲用。2.在當(dāng)時(shí)的生產(chǎn)發(fā)展上：由于在政治、經(jīng)濟(jì)和軍事上的要求，以及當(dāng)時(shí)東西方文化的傳播，逼使人們必須進(jìn)一步設(shè)法增大地下水的開(kāi)采量，擴(kuò)大灌溉面積來(lái)滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需要。因而對(duì)引泉結(jié)構(gòu)必須進(jìn)行改良，采取挖洞延伸以增大其出水量。這樣就逐步形成了雛形的坎兒井取水方式。3.在當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)技術(shù)上：盡管經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件水平很低，但坎兒井工程的結(jié)構(gòu)形式可使工程的土方量大為減少，且施工設(shè)備極為簡(jiǎn)單，操作技術(shù)又易為當(dāng)?shù)厝罕娝莆眨士矁壕娜∷绞皆诋?dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)條件水平上是比較理想的形式。關(guān)于吐魯番坎兒井的起源歷來(lái)有三種說(shuō)法第一種是漢代關(guān)中井渠說(shuō)。這種觀點(diǎn)認(rèn)為漢代時(shí)人們發(fā)明的“井渠法”傳入新疆，發(fā)展成為現(xiàn)在的坎兒井。第二種說(shuō)法是跟林則徐有關(guān)。清末林則徐被充軍新疆后，1845年經(jīng)過(guò)吐魯番，察覺(jué)當(dāng)?shù)匮谉嵘儆?，于是就?xì)查地勢(shì)水源，引導(dǎo)新疆人民根據(jù)自己所處的自然地理特點(diǎn)，發(fā)明了這種鑿井灌田的方法。很顯然，林則徐之說(shuō)出于當(dāng)?shù)乩习傩諏?duì)林公的愛(ài)戴。是當(dāng)年林公被發(fā)配，在吐魯番駐留時(shí)候，組織老百姓開(kāi)挖了大量的坎兒井，至今老百姓把一些坎兒井叫做林公井。坎兒井起源林公說(shuō)，是一種感情的寄托。第三種觀點(diǎn)認(rèn)為坎兒井是2500年前由西亞波斯人首創(chuàng)而后傳人新疆的。其根據(jù)為：維吾爾語(yǔ)稱為“坎兒孜”，波斯語(yǔ)稱“坎納孜”，語(yǔ)言基本相同?？矁壕侵腥A民族的先輩們與2300年前在干旱燥熱的氣候條件下，結(jié)合當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)特點(diǎn)，從實(shí)踐中創(chuàng)造出來(lái)的一種特殊而古老的地下水利工程，是我國(guó)最長(zhǎng)的地下灌溉系統(tǒng)，集中體現(xiàn)了古代勞動(dòng)人民的智慧和力量。總結(jié)：在人類創(chuàng)造文明的過(guò)程中，技術(shù)與科學(xué)的發(fā)展實(shí)扮演