都江堰簡介課件

中國古代水利工程

——都江堰篇

潘虹2008－09－16一、都江堰水利工程簡介都江堰水利工程位于四川省都江堰市城西，是全世界至今為止，年代最久、唯一留存、以無壩引水為特征的宏大水利工程。它以灌溉為主，兼有防洪、航運等作用。該工程建于公元前256年秦昭襄王時期，迄今已有2260多年的歷史了。2000年11月青城山、都江堰被聯(lián)合國教科文組織遺產(chǎn)委員會列入《世界遺產(chǎn)名錄》。樞紐示意圖都江堰在我國水利建筑史上有以下明顯特點：（1）都江堰采取無壩引水方式，實現(xiàn)了排、灌兩便，在中國乃至世界水利建設史上都是獨具特色的；（2）都江堰灌區(qū)面積兩千多年來有增無減，在中國古代水利建設史上是絕無僅有的；（3）都江堰較好地解決了排沙保堰難題；（4）都江堰水利工程已經(jīng)初步形成了制度化的工程管理維修機制。二、都江堰樞紐布置圖（一）三大主體工程魚嘴、飛沙堰、寶瓶口是都江堰渠首的三大主體工程，在一般人看來可能會覺得平平常常、簡簡單單，殊不知其中蘊藏著極其巨大的科學價值，它內(nèi)含的系統(tǒng)工程學、流體力學等，在今天仍然是處在當代科技的前沿，普遍受到推祟和運用，然而這些科學原理，早在二干多年前的都江堰水利工程中就已被運用于實踐了。這是中華古代文明的象征，這是我們炎黃子孫的驕傲。魚嘴分水堤魚嘴是都江堰的分水工程，因其形如魚嘴而得名，它昂頭于岷江江心，把岷江分成內(nèi)外二江。西邊叫外江，俗稱金馬河，是岷江正流，主要用于排洪；東邊沿山腳的叫內(nèi)江，是人工引水渠道，主要用于灌溉。

分四六，平潦旱是指魚嘴這一天然調(diào)節(jié)分流比例的功能。春天，岷江水流量小；灌區(qū)正值春耕，需要灌溉，這時岷江主流直入內(nèi)江，水量約占六成，外江約占四成，以保證灌溉用水；洪水季節(jié)，二者比例又自動顛倒過來，內(nèi)江四成，外江六成，使灌區(qū)不受水潦災害。魚嘴究竟是怎么形成的李冰筑壩的地方并不在今天魚嘴的位置，而是在其上游一公里處的韓家壩沙洲。當年的李冰并沒有像今天這樣順水筑壩分流，而是用裝滿石頭的竹籠阻塞水流，在岷江右側(cè)筑起橫壩，與江心天然沙洲相連，這樣逼水東流，進入寶瓶口。這也就是《益州記》中所說“江至都安，堰其右，檢其左，其正流遂東?！惫?10年，岷江上面發(fā)了特大的洪水，大壩全部傾倒，傾倒向下游移動了數(shù)百丈。江水攜帶大量沙石沿江下移達1公里，砂石在今天的渠首位置形成沉積，最終形成了今天的魚嘴。

魚嘴的位置歷史上魚嘴的位置變化極大，上自白沙河口(元1355年)，下至人字堤頭(清1786年)。1910年所繪的魚嘴圖已大致在現(xiàn)在的位置，1933年地震洪水時全部沖毀，1935年重修時，從內(nèi)江往外江移10m。1973年底修外江閘并加固魚嘴時，其位置未動，只是向內(nèi)江一側(cè)加寬10m，但高度和長度有所增加。2002年維修加固時，魚嘴上部又加高了0.15m。在流量小、用水緊張時，為了不讓外江40％的流量白白浪費，采用榪搓截流的辦法，把外江水截入內(nèi)江，使內(nèi)江灌區(qū)春耕用水更加可靠。1974年，在魚嘴西岸的外江河口建成一座鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的電動制閘，代替過去臨時榪搓工程，截流排洪，更加靈活可靠。飛沙堰溢洪道飛沙堰，位于魚嘴分水堤和寶瓶口的連接部位，是一座堰頂高出河床僅2米的低堰。當內(nèi)江水量過大時，洪水會就會翻越飛沙堰，自動進入溢洪道，由外江排走。另外，根據(jù)彎道環(huán)流原理，江水中的泥沙被沖往凸岸，越過飛沙堰進入外江，飛沙堰的名稱也正是由此而來。都江堰分沙經(jīng)驗熊達成先生曾研究總結(jié)了八點經(jīng)驗分水分沙，壅水沉沙，泄流排沙，扎水淘沙，束水攻沙，行水輸沙，輸水均沙，御水堆沙。

三次排沙第一次排沙在渠首分流處，由于內(nèi)江處在凹岸，外江處在凸岸，根據(jù)這種彎道的水流規(guī)律，表層水流向凹岸，底層水流向凸岸，因此隨著洪水沖下來的沙石，大部分隨底層水沖到了外江，小部分流到內(nèi)江，實現(xiàn)了第一次排沙。這就叫做“凹岸引水，凸岸排沙”。

第二次排沙利用內(nèi)江北岸伸向江心的“虎頭巖”的“支水向南”的作用，把流到內(nèi)江的泥沙逼向位于分水堤尾部的飛沙堰排走，實現(xiàn)第二次排沙，這叫做“正面引水，側(cè)面排沙”。第三次排沙江水中還有的部分泥沙就利用離堆對江水的頂托和寶瓶口的束水作用，形成橫向漩流，將泥沙回旋到飛沙堰排走，實現(xiàn)了第三次排沙。遠處是外江，近處是內(nèi)江，夏季漲水時，內(nèi)江水漫過堤壩，通過飛沙堰將多余的江水排到外江。它還有排淤的功能。上個世際八十年代還未修建水閘，完全靠飛沙堰實現(xiàn)調(diào)水的功能。右邊的河堤的叫金鋼堤。飛沙堰工業(yè)引水攔水閘飛沙堰選址既位于虎頭巖對岸的下方，又離寶瓶口不遠。虎頭巖是一座突出的巖體，可以將內(nèi)江洪水和水中泥沙導至飛沙堰，排到外江。寶瓶口有很好的控水作用，即便內(nèi)江的流量每秒高達300O立方米，寶瓶口的進水量也在700立方米左右。這樣，洪水就在寶瓶口外形成洄流，使大量的水、沙翻過飛沙堰，排往外江。寶瓶口進水口寶瓶口是玉壘山伸向岷江的長脊上鑿開的一個口子，它是人工鑿成控制內(nèi)江進水的咽喉。留在寶瓶口右邊的山丘，因與其山體相離，故名離堆。寶瓶口寬度和底高都有極嚴格的控制，古人在巖壁上刻了幾十條分劃，取名水則，那是我國最早的水位標尺。在都江堰創(chuàng)建初期，我國正處于青銅與鐵器并用時代，當時火藥尚未發(fā)明，這要在堅硬的角礫巖山體中開鑿一個寬10多米，深20多米的取水口，實在是一項相當艱巨的工程。晉常璩《華陽國志》記李冰修僰道（今宜賓）時“其崖嶄峻不可鑿，乃積薪燒之”，所以推想寶瓶口的開鑿也可能采用了燒石開山的古法。其法乃在巖體上架柴灼燒使之熾熱，然后澆水或醋使之淬裂，再以鐵制工具鑿去一層，如此逐層燒鑿，反復進行，乃不愁寶瓶口開鑿不成。（二）其他附屬設施百丈堤金剛堤平水槽人字堤百丈堤百丈堤，位于岷江左岸，上起觀音巖，下至內(nèi)江河口上游，因長百丈而名。用竹籠裝卵石筑成。百丈堤的作用是使魚嘴上游岷江左邊的凹岸變成直岸，使江水順流，以利魚嘴分水和排沙。洪水期，使主流指向外江，減輕洪水對魚嘴的沖力;枯水期，使主流指向內(nèi)江，使內(nèi)江取水量得到保證。金剛堤金剛堤，上起魚嘴，下至飛沙堰，靠內(nèi)江的一側(cè)叫內(nèi)金剛堤，靠外江的一側(cè)叫外金剛堤?！端?jīng)注》已有“金堤”之稱，說明金剛堤的歷史相當悠久。其作用是保護魚嘴，保證內(nèi)、外江分流。平水槽平水槽，位于分水魚嘴和飛沙堰之間，是內(nèi)江的頭道旁側(cè)溢流堰。其作用一方面是溢洪，另一方面能使內(nèi)江中段保持一個較低的水位，這個水位與魚嘴水位之間的落差又產(chǎn)生較高的流速，對飛沙堰排沙有利。人字堤人字堤，位于飛沙堰與離堆間，因堤形如“人”字而得名。作用是護岸兼溢流，是內(nèi)江的第三道旁側(cè)溢洪道，與寶瓶口、離堆和飛沙堰配合運行，控制內(nèi)江的洪水量。

（三）都江堰運行情況判斷標準——水則《華陽國志.蜀志》記載“于玉女房下白沙郵作三石人，立于水中，水竭不至足，盛不沒肩”

。就是說，水位在石人腳，灌溉不足，灌區(qū)會受旱;水位達到石人肩，進入內(nèi)江水過多，灌區(qū)會受淹。宋代，把水則直接刻到寶瓶口旁邊。《宋史·河渠志》記載：”記堆之趾，舊續(xù)石為水則，則盈一尺，至十而止。水及六則，流始足用，過則從侍郎堰(飛沙堰)減水河泄而歸于江。歲作侍郎堰，必以竹為繩，自北引而南，準水則第四以為高下之度?！痹畡t刻于斗犀臺下崖壁上共11畫?！对贰ず忧尽贩Q：“水及其九，其民喜，過則憂，沒其則則困?！艾F(xiàn)今水則設于寶瓶口左岸壁上，共24畫。春耕用水，50年代以前要求水位到13畫;60年代以后灌溉面積擴大，要求水位到14畫。汛期警戒水位為16畫，這時就需采取防洪措施。岷江河中出土的石人1974年3月修建外江閘時，在外金剛堤之西、安瀾索橋之南的外江河床中發(fā)掘出的一個石人，高2.9米，石像上刻有銘文:故蜀郡李府君諱冰，建寧元年閏月戊申朔廿五日都水椽尹龍長陳壹造三神石人珍水萬世焉。三、都江堰的管理維護

首先，非常重視都江堰的維護管理，設有專職的管理機構(gòu)和官員；第二，建立了一套獨特的農(nóng)戶參與的歲修制度；第三，維修管理費用低廉，筑堰原料就地取材有利于自然資源保護。歲修機制都江堰渠首的分水魚嘴、飛沙堰雖然將大部分泥沙輸?shù)酵饨掠稳チ?，但仍有一部分沉積在內(nèi)、外江及渠道中，無法達到自然的沖淤平衡，需要采用人工清淤的辦法來保持平衡完好。特別是內(nèi)江河床鳳棲窩一帶的淤積，如果不清除，來年春灌就引不到足夠的流量。因此，都江堰每年枯水季節(jié)(當年1月至次年4月)，采用竹籠、榪搓依次切斷內(nèi)、外江水流，進行筑堰、淘淤，整修內(nèi)外江河道、堤岸，稱為歲修。

清中葉的何煥然所作的《深淘灘低作堰論》一文說，“蜀守李冰，軫念民依，審度地勢，以為欲治水當作堰，欲作堰必淘灘，蓋堰不作，則水無所受，而泛濫無歸；作堰而不淘灘，則水不暢，而沖決無已，故惟堰作而后水可治，惟灘淘而后堰可作，惟灘深淘而后堰可低作也。”深淘灘是指飛沙堰一段、內(nèi)江一段河道要深淘，深淘的標準是古人在河底深處預埋的臥鐵。歲修淘灘要淘到臥鐵為止，才算恰到好處，才能保證灌區(qū)用水。低作堰就是說飛沙堰有一定高度，堰不宜筑得太高，以免影響飛沙堰的排洪和排沙效果;低到滿足內(nèi)江灌溉水位的要求。歲修標準——深淘灘，低作堰水畫符，鐵樁見臥鐵就地取材，維修費用低廉都江堰歲修中，采用榪槎（用長丈余、直徑三四寸之圓木三根，以篾索捆綁而成）截江斷流，采用籠石砌堰，工程所需原料實行就地取材。采用榪槎和竹籠維修好處（1）就地取材，節(jié)省資源與費用；（2）技術(shù)簡單，如搭積木，人人皆可操作；（3）竹籠工程多為半透水結(jié)構(gòu)，受水壓力容易分散，故能避免大的破壞，即使遭到一定破壞，也易于修復。

榪槎榪槎是用長丈余、直徑三四寸之圓木三根，以篾索捆綁而成。榪槎推置江中，使槎腳開張如鼎足形，據(jù)需要數(shù)洞連成一線(榪槎單位，一座俗稱為一洞)。榪槎腰間橫作木架，木架上用石籠鎮(zhèn)之，使其深固不搖。其榪槎迎水一面，自腰以下，用木條縱橫遮攔，外復以疏密兩層蔑笆障水，然后搬運粘土，沿槎腳筑成一條小路寬的簡易攔水堰，實現(xiàn)斷江截流。籠石籠石(又稱簍石)是把竹子剖成三四指寬的竹篾編制成竹籠，長度從數(shù)尺到數(shù)丈不等。砌堰時根據(jù)設計要求擺放好竹籠(可平放亦可豎放)，內(nèi)實以卵石，層層堆垛而成。四、都江堰新貌——水文化旅游開發(fā)二王廟安瀾索橋伏龍觀清明放水節(jié)二王廟所謂二王，即指李冰父子。安瀾索橋安瀾索橋始建于宋代以前，明末毀于戰(zhàn)火。索橋以木排石墩承托，用粗如碗口的竹纜橫飛江面，上鋪木板為橋面，兩旁以竹索為欄，全長約５００米?，F(xiàn)在的橋，下移１００多米，將竹改為鋼，承托纜索的木樁橋墩改為混凝土樁。坐落于都江堰首魚嘴上，被譽為中國古代五大橋梁，是都江堰最具特征的景觀。所謂安瀾橋，取不畏波瀾，安然過江之意，該橋乃是清嘉慶年間何先德夫婦所建。伏龍觀五、都江堰的可持續(xù)發(fā)展古代的都江堰，內(nèi)、外兩江灌溉總面積為300余萬畝(古代每畝合今畝五分二厘，相當于今畝156萬余畝)，至解放前夕，灌溉面積為200余萬畝(今畝)，比古代略有發(fā)展。解放以后，經(jīng)過大力整治擴建，現(xiàn)灌溉面積已擴大到1026萬畝，同時都江堰引水還保證了成都平原的工業(yè)發(fā)展用水和數(shù)千萬人民的生活用水。

經(jīng)過50多年的建設和發(fā)展，都江堰除了灌溉農(nóng)田之外，還擔負著灌區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)供水、防洪、發(fā)電、水產(chǎn)、種植、旅游、生態(tài)、環(huán)保等多目標綜合服務。生態(tài)與水利的和諧發(fā)展因高卑之宜，驅(qū)自行之勢以盡水利而富國饒人，自古有焉；若夫西門起鄴，鄭國行秦，李冰在蜀，信臣治穰，皆此道也?！獤|漢蔡邕《京兆樊惠渠頌》楊柳湖水庫美國總統(tǒng)羅斯福在參觀完科羅拉多大峽谷后說過一段話：我請求你們?yōu)榱俗约阂矠榱藝依妫瑸樗鲆患虑椤屵@件大自然的瑰寶保持它現(xiàn)在的模樣……歲月已經(jīng)和正在雕琢它，而人類指揮損壞它。你們所能做的只有把它保存下來，為了你們的孩子，孩子的孩子，要讓所有有幸目睹它的美國人都能看到同樣的壯麗風景。楊柳湖水庫，日前還只是一個水利工程的概念?！稐盍畮靿沃愤x比論證報告》顯示，擬建的楊柳湖水庫大壩高23米、長1200米，位于都江堰市城西1.5～2.5公里的岷江干流，庫容為680萬立方米，水庫距成都市60公里，控制岷江流域面積23037平方公里.它是岷江下游的最后一個梯級，擬定壩址距離都江堰魚嘴1310米，位于都江堰核心保護區(qū)外、緩沖區(qū)內(nèi)，距核心保護區(qū)350來。正方反方的意見《楊柳湖水庫壩址選比論證報告》顯示紫坪鋪如果沒有楊柳湖水庫的反調(diào)節(jié)將無法發(fā)揮灌溉、防洪、發(fā)電的綜合效益，每年將虧損近5000萬元。

在紫坪鋪和都江堰之間建一個反調(diào)節(jié)水庫可以緩解紫坪鋪泄洪時對魚嘴的沖刷。但是，在僅距都江堰核心保護區(qū)350米的地方修建大壩，對都江堰的破壞將是致命的。她說:無壩引水是都江堰整個工程的靈魂，在其上游修建大壩攔水，無疑破壞了都江堰無壩引水功能，也將使其失去原有的江河輸予機制，這實際上是把都江堰的靈魂給抽走了，結(jié)果都江堰就只能變成一座死文物、一個模型了。

岷江上游水量減少據(jù)有關(guān)資料顯示，自上世紀后半期以來，岷江上游生態(tài)環(huán)境呈不斷惡化趨勢。森林被大片砍伐，植被遭到嚴重破壞，岷江沿岸水土流失嚴重，甚至不時有大規(guī)模山體滑坡入河的報道。岷江來水量有逐年下降的趨勢，20世紀50年代岷江來水量為年均15615億立方米，70～80年代減少到年均14216億立方米，90年代減少為年均13218億立方米，而