天人合一的水利工程：都江堰

都江堰是中國古代最偉大的水利工程之一，有“湔堋”“湔堰”“金堤”“都安大堰”等古稱，如《水經(jīng)注》中就記載：“江水又歷都安縣……李冰作大堰于此，壅江作堋；堋有左右口，謂之湔堋……俗謂之都安大堰，亦曰湔堰，又謂之金堤。”到了唐代，都江堰又被稱為“楗尾堰”，這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)筑堤的材料和辦法主要是破竹為籠，圓徑三尺，以石實(shí)中，累而壅水，即用竹籠裝石，稱為“楗尾”。直到宋代，《宋史》中才第一次明確提到都江堰：“永康軍歲治都江堰，籠石蛇決江遏水，以灌數(shù)郡田。”

都江堰位于岷江由山谷河道進(jìn)入沖積平原的地方，即今四川省成都市都江堰市城西，是分岷江水灌溉成都平原及其相鄰區(qū)域的引水工程，距今已有2200多年的歷史。其沿江自上而下，分別為百丈堤、魚嘴、金剛堤、飛沙堰、人字堤和寶瓶口，而作為主體部分的魚嘴分水堤、飛沙堰和寶瓶口這三者之間配合緊密，無疑組成了一個(gè)互相協(xié)調(diào)、互相作用的整體。正是因?yàn)榫哂羞@樣一個(gè)功能完善，效用優(yōu)越，維護(hù)簡便易行且地點(diǎn)擇優(yōu)的偉大引水工程，經(jīng)歷代勞動(dòng)人民不斷地完善修葺，使其從秦代完工之后直至今天都起到了較為良好的灌溉、防洪以及航運(yùn)等作用。正如《史記·河渠書》所載：“此渠皆可行舟；有余則用溉浸，百姓饗其利。至于所過，往往引其水益用溉田疇之渠，以萬億計(jì)，然莫足數(shù)也。”由此看來，這真是成都平原得以“蜀沃野千里，號(hào)為陸海。旱則引水浸潤，雨則杜塞水門”“水旱從人，不知饑饉，時(shí)無荒年，天下謂之天府也”的重要原因之一。

都江堰水利工程主體部分

眾所周知，都江堰灌溉著今灌縣以東成都平原上的萬頃農(nóng)田。其在成都平原的水利灌溉歷史上，甚至整個(gè)中國農(nóng)業(yè)灌溉及水利工程方面具有極大的歷史意義和參考價(jià)值。

值得注意的是，在都江堰這項(xiàng)工程興建之前，這片位于成都平原上的灌區(qū)水旱災(zāi)害頻發(fā)。正如《禹貢》說“岷山導(dǎo)江”，相傳禹是川西人，還有蜀王“開明決玉壘山，以除水害”的傳說。由此可見，從遠(yuǎn)古有人類活動(dòng)記載以來至先秦很長一段時(shí)間，今成都平原一帶嚴(yán)重的水害現(xiàn)象并未得到有效控制及緩解。直到秦昭襄王五十一年（公元前256年），秦滅西周后命李冰為蜀守，進(jìn)而命其主持興修水利工程以緩解，甚至解決成都平原長期存在的水旱災(zāi)害。如《史記·河渠書》中記載：“于蜀，蜀守冰鑿；離堆，辟沫水之害；穿二江成都之中。”這就是日后造福于民的偉大水利工程，即都江堰。都江堰是我國古代勞動(dòng)人民智慧的結(jié)晶，工程沿江自上而下，可以分為百丈堤、魚嘴、金剛堤、飛沙堰、人字堤和寶瓶口。正是這樣一個(gè)以魚嘴分水堤、飛沙堰和寶瓶口三者為主體的典范型水利工程，其各部分之間互相協(xié)調(diào)、互相作用，進(jìn)而極大地發(fā)揮了各自獨(dú)特功能，達(dá)到造福于民的效用，更使得成都平原得以“沃野千里，號(hào)為陸海。旱則引水浸潤，雨則杜塞水門”“水旱從人，不知饑饉，時(shí)無荒年，天下謂之天府也”。這里，就以都江堰水利工程的三個(gè)主體部分，即寶瓶口、魚嘴分水堤和飛沙堰為例，嘗試對(duì)都江堰各構(gòu)成部分的獨(dú)特功能及其所發(fā)揮的相應(yīng)作用進(jìn)行簡單論述與分析。

1.寶瓶口

寶瓶口是控制內(nèi)江流量的咽喉之地，因形狀像瓶口而得名。寶瓶口左是玉壘山，右是離堆。據(jù)《史記》可知，確由李冰所開。而當(dāng)時(shí)條件，只能用鋼釬和鐵錘，采用這樣的辦法開鑿山體工程量實(shí)在太大，李冰在這種情況下，想出了火燒水澆的辦法，利用熱脹冷縮的原理使巖石崩裂疏松，進(jìn)而開鑿，大大減少了工程量。歷經(jīng)8年，終于在玉壘山開鑿出了一個(gè)寬20米，高40米，長80米的山口，把開鑿玉壘山分離的石堆叫作“離堆”。另外，寶瓶口是由人工開鑿的一通山峽，玉壘山被一分為二，其間留出了20米的入水口，內(nèi)江水從百米寬的河道涌向?qū)毱靠冢剿竟?jié)從中流淌經(jīng)過；高峰時(shí)節(jié)則會(huì)由于流量的加大而水位抬高，這時(shí)飛沙堰的設(shè)計(jì)就與寶瓶口相互呼應(yīng)結(jié)合，每當(dāng)內(nèi)江水位抬高并超過內(nèi)河床2.5米時(shí)，奔流的江水就會(huì)從飛沙堰溢出，這樣就不會(huì)使進(jìn)入寶瓶口的流量太大，威脅下游灌區(qū)的安全，岷江流量越大，引入寶瓶口的流量比例越小。寶瓶口的這種自然控制功能，對(duì)下游灌區(qū)的防洪起到了良好的保護(hù)作用。

綜上所述可知，之所以要開鑿修建寶瓶口，是因?yàn)橹挥写蛲ㄓ駢旧剑拍苁贯航軌驎惩o阻地流向東邊，從而減少西邊江水的流量，使其不再泛濫，同時(shí)也解決了東邊地區(qū)的干旱，使江水流入旱區(qū)，灌溉旱區(qū)的農(nóng)田。這是治水患的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是都江堰工程的第一步。

2.魚嘴分水堤

寶瓶口引水工程完成后，雖然起到了分流和灌溉的作用，但因江東地勢(shì)較高，江水難以流入寶瓶口，因此又在離玉壘山不遠(yuǎn)的岷江上游和江心筑分水堤，用裝滿鵝卵石的大竹籠放置在江心構(gòu)成一個(gè)形如魚嘴的狹長小島，而正是魚嘴將岷江分隔出了外江和內(nèi)江，外江排洪，內(nèi)江通過寶瓶口流入成都平原。

金剛堤是魚嘴后部延伸向下游至飛沙堰溢洪道的大堤，長800米，寬75～120米，起著隔江逼水的作用，從分水堤與金剛堤位于河床中心位置分析，這個(gè)堤的建造，主要是利用了河流的彎道環(huán)流的原理形成的。其東側(cè)是岷江凹岸，也正是內(nèi)江流經(jīng)的部位，西側(cè)是岷江的凸岸，也正是外江流經(jīng)的部位。這里的彎道環(huán)流的表流流入凹岸，把凹岸被侵蝕的和過境的大量泥沙，由環(huán)流的底流再搬運(yùn)到凸岸堆積成迂回扇，其中一部分泥沙在江心堆積形成規(guī)模宏大的金剛堤，泥沙在洲頭不斷堆積、延伸，加之人工不斷對(duì)它們修筑、加固和保護(hù)，形成今日之天然分水堤。而其作用具體體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：

（1）“二八分沙”。在魚嘴分流的地方，內(nèi)江處于凹岸，外江處于凸岸，根據(jù)彎道的水流規(guī)律，表層水流流向凹岸，底層水流流向凸岸，因此隨洪流而下的沙石大部分隨底層水流流向外江。這里水流流經(jīng)彎道時(shí)，由于重力和離心力的共同作用，斷面形成橫向環(huán)流，也稱為副流。橫向環(huán)流與縱向主流運(yùn)動(dòng)的疊加，使得彎道的水流呈螺旋狀運(yùn)動(dòng)。因此利用彎道水流內(nèi)的沙的運(yùn)動(dòng)特性，將引水口設(shè)在凹岸，這樣就能在引水的同時(shí)盡量減少沙的流入，也減少了引水渠系的泥沙淤積，實(shí)現(xiàn)了水沙分離。

（2）“四六分水”。每到枯水季節(jié)，岷江水位較低，這樣主流的水就會(huì)更多地向河谷的凹岸流去，分水堤就會(huì)將60%的水流引入內(nèi)江，40%的水流分向外江，保證了灌區(qū)的用水量；而豐水季節(jié)，岷江水位相對(duì)升高，江水水流相對(duì)變直，更多的水向凸岸流去，此時(shí)分水堤就會(huì)將60%的水排入外江，而其余的40%就會(huì)注入內(nèi)江，保證了灌區(qū)不會(huì)被洪水淹沒。

3.飛沙堰

為了進(jìn)一步起到泄洪排沙的作用，都江堰在設(shè)計(jì)和建造時(shí)又在分水堤與離堆之間修筑了一條長200米的溢洪道流入外江。一方面，在水量較大的時(shí)候，溢洪道會(huì)自動(dòng)泄洪，使多余的內(nèi)江水流排入外江，從而不至于使內(nèi)江所經(jīng)的灌區(qū)受洪；另一方面，河道利用江水沖擊水底的巖壁產(chǎn)生的旋流沖力，將泥沙從河道側(cè)面的飛沙堰排走，這樣就不會(huì)淤積在寶瓶口的引水道和內(nèi)江的水道。古時(shí)的飛沙堰，是用竹籠裝著卵石堆砌的臨時(shí)工程，時(shí)常會(huì)因沖擊變形，需要人工修補(bǔ)；如今已改用漿砌大卵石護(hù)面，厚0.5米，下面是卵石墊底，堰下每隔20米，設(shè)一混凝土隔墻，高2.5米，堰頂高出內(nèi)江河床2米左右，上游坡降比1∶5，下游1∶50。

都江堰水利工程附屬工程與維護(hù)

除了上述都江堰水利工程三個(gè)主體部分各自的功能及其作用外，其余構(gòu)成部分如溢洪道，也“各司其職”，共同為都江堰這一偉大工程的長期正常運(yùn)作的貢獻(xiàn)不可忽視。此外，還應(yīng)注意到的是，在興修都江堰水利工程之后，古人還就此總結(jié)出了一套既合理又科學(xué)的維護(hù)制度，可概括為“深淘灘，低作堰”。“深淘灘”中的“灘”，指的是鳳棲窩（飛沙堰對(duì)面淤起的淺灘）的一段河床，每年洪水過后這里會(huì)有沙石淤積，必須經(jīng)常清理修補(bǔ)。“深淘灘”就是指每年歲修時(shí)，河床淘沙要淘到一定深度，淘得過深，寶瓶口進(jìn)水量偏大，會(huì)造成澇災(zāi)；淘得過淺，寶瓶口進(jìn)水量不足，難以保證灌溉。為此，相傳李冰才在河床下埋石馬，作為深淘標(biāo)志。“低作堰”是指飛沙堰在修筑時(shí)，堰頂宜低作，便于排洪排沙，起到“引水以灌田，分洪以減災(zāi)”的作用。經(jīng)過歷史的推移和實(shí)踐的檢驗(yàn)，不難看出這套漸趨完善的維護(hù)制度同樣對(duì)都江堰這種大型水利工程的長期存在及不斷發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。

都江堰，作為中國古代水利文明的獨(dú)特創(chuàng)造，是最具東方文明特色的水利工程。該工程自興修至今，對(duì)成都平原所流經(jīng)區(qū)域百姓的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了很大的影響，乃至對(duì)此后中國歷朝歷代封建社會(huì)的政治、經(jīng)濟(jì)和文化也有著深遠(yuǎn)的意義。

都江堰水利工程從中國科技思想史發(fā)展的角度來看，是中華傳統(tǒng)文化中天人合一思想的具象化表現(xiàn)，體現(xiàn)了中國古人在處理人與自然二者關(guān)系上的卓越思想與高度智慧。一方面，人與自然和諧統(tǒng)一，平等共處，人類要尊重自然的演變規(guī)律；另一方面，自然資源又可以在一定條件下做出相應(yīng)轉(zhuǎn)換從而為人們所改造和利用，為人們的生產(chǎn)生活創(chuàng)造一些條件并提供一些便利。具體到都江堰水利工程而言，古人就是在充分認(rèn)識(shí)了解了這里的水道、水流、泥沙等一系列規(guī)律之后，通過無壩引水的方式來自動(dòng)調(diào)控，調(diào)節(jié)水流，控制泥沙，讓自然資源及自然環(huán)境在一定條件下得以轉(zhuǎn)換，從而為人們所加以利用。另外，都江堰水利工程明顯區(qū)別于西方科學(xué)技術(shù)所倡導(dǎo)的抽象、分析及推理等理念，而更偏向于強(qiáng)調(diào)通過對(duì)事物現(xiàn)象的觀察、理解、總結(jié)，再最終予以實(shí)際運(yùn)用這一循序漸進(jìn)的思考探究過程，從而更能反映事物與事物之間存在的本質(zhì)的和內(nèi)在的聯(lián)系。都江堰就是從河流水沙運(yùn)動(dòng)的長期觀察感性認(rèn)識(shí)出發(fā)，把握其基本規(guī)律，再通過不斷總結(jié)，設(shè)計(jì)出一個(gè)鮮有過多人為干預(yù)調(diào)度的引水工程。毫無疑問，這不僅使該工程對(duì)所處區(qū)域的自然生態(tài)環(huán)境等產(chǎn)生的負(fù)面影響趨于最小化，反而還進(jìn)一步大大促進(jìn)了該區(qū)域乃至相關(guān)周邊地區(qū)人類社會(huì)與自然條件的統(tǒng)一協(xié)調(diào)發(fā)展。

因此，都江堰水利工程可以說是我國水利史上一處歷史悠久、意義重大的水利遺產(chǎn)工程。作為我國古代水利工程的典型代表之一，都江堰不僅僅只是一個(gè)水利工程、一處歷史遺跡，而更應(yīng)被視作是包括渠首主體工程、附屬工程與設(shè)施、水工構(gòu)件及工程技術(shù)、水文測(cè)量設(shè)施等一系列科技手段和文明象征的綜合體。其中，都江堰渠首主體工程是都江堰水利遺產(chǎn)的本體，其他則構(gòu)成都江堰水利遺產(chǎn)的外延，而這些均是都江堰作為水利遺產(chǎn)工程的重要組成部分。都江堰，作為一處自我國先秦時(shí)期使用至今的偉大水利工程，其顯然可以為科學(xué)技術(shù)發(fā)展、歷史遺跡保護(hù)、自然環(huán)境分析等諸多研究課題提供一定的參考價(jià)值。都江堰這一我國古代大型水利樞紐工程，無疑應(yīng)得到更為全面有效的研究保護(hù)和更加合理多樣的開發(fā)利用，使人類社會(huì)和自然環(huán)境之間的聯(lián)系愈發(fā)緊密，也更能發(fā)揮其自身的巨大貢獻(xiàn)和作用，進(jìn)而更好地造福于民，造福于世。