天府之國的源泉 都江堰水利工程

劉詠濤

2018年8月，都江堰水利工程被列入世界灌溉工程遺產(chǎn)名錄。這座延續(xù)了2000多年的古老水利工程，至今一直發(fā)揮著防洪灌溉作用，使成都平原成為水旱從人、沃野千里的天府之國，是世界水利史上的奇跡。

地理位置天然優(yōu)越

都江堰位于四川盆地西部邊緣和橫斷山脈東部邊緣交匯處，由川西北高原河道進入川西沖積平原的地方。岷江上游流經(jīng)地勢陡峻的高山峽谷，水流湍急，還挾帶大量泥沙，一過灌縣城就到了成都平原，巨大的水流四散而去，流速突然減慢，泥沙和巖石沉積下來，淤塞河道，蔓延田野，往往造成災(zāi)難。

遠(yuǎn)在都江堰修成之前的二三百年，古蜀國王杜宇以開明為相，在岷江出山處開一條人工河流，分流岷江水，但水患并沒有得到根除。秦昭王年間，李冰被任命為蜀郡守，李冰父子在前人治水的基礎(chǔ)上，依靠當(dāng)?shù)啬芄で山橙嗣袢罕姡罱K建成了都江堰水利工程。

都江堰水利工程的選址優(yōu)越。此處岷江出口的彎道中央海拔約750米，而成都平原的平均海拔為400-500米，岷江水可借助落差自然流向川西平原各處，甚至平原東北部地勢稍高的新繁、彭州。

成都平原從岷江出口看去，像一把打開的扇子，而都江堰水利工程所在處，就像扇柄。在這里修建水利工程，好比掌握了扇子的關(guān)鍵。也就是說，有了這個“堰”，岷江水就可以從這里往東北、東、東南方向流去。

建造材料自然生態(tài)

玉壘山是阻礙岷江東流北上的障礙，加劇了川西平原的洪澇和干旱。李冰決定，在玉壘山上挖出一條河道。事實證明，玉壘山上開出的寶瓶口及離堆，千百年來不僅經(jīng)受住了大小洪水的沖刷，還穩(wěn)穩(wěn)頂住了上游漂下的大量粗大喬木的巨大沖擊。

玉壘山是寶瓶口的位置所在，也是這個水利工程的建筑材料——山、山石。這里的山石幾乎全是礫石，相當(dāng)堅硬。在當(dāng)時的技術(shù)條件下，李冰采用了燒石潑水的辦法，用8年時間挖通寶瓶口：在山石上架木柴，大火燃燒到山石溫度極高時，用水潑上去，山石在熱冷溫差的作用下，靠火的那層爆裂成一個個小碎片，然后將它挖去。最終，形成了一條寬20米、深40米、長80米的水口河道。因為它的來之不易和重要作用且猶如瓶口，人稱寶瓶口。

水利工程其它部分的建造，都是就地取材。如金剛堤魚嘴上的石籠，是用整個四川盆地都極為普遍的慈竹。慈竹較為長大，作成篾條可以編制繩索，韌性較好，也耐水浸泡。用慈竹編成長條石籠，再裝入江中的鵝卵石，就成了最好的堤壩。

榪槎和羊圈的制作、使用也自然而巧妙。一者用于攔擋大水，保護金剛堤及寶瓶口的安全，二者調(diào)節(jié)水流走向和流量。榪槎也叫木馬，是用三根木頭扎成的三腳架；羊圈是竹木編成的桶狀大籠，立于水里，中填卵石。兩法一直用到1974年修建現(xiàn)代化的水閘為止。

工程設(shè)計自然巧妙

都江堰水利工程的渠首部分主要由魚嘴、飛沙堰、寶瓶口三大主體工程構(gòu)成。三者有機配合，相互制約，協(xié)調(diào)運行，引水分洪，減災(zāi)灌溉，具有“分四六，平潦旱”的功效。

寶瓶口引水工程完成后，雖然起到了分流和引水灌溉的作用，但因江東地勢較高，江水難以流入寶瓶口，李冰在離玉壘山數(shù)百米的岷江上游和江心筑分水堰，用裝滿卵石的大竹籠放在江心堆成狹長的小島，叫金剛堤。其迎著岷江來水的前部，為減輕水流的沖擊而作成緩坡呈魚嘴狀，故稱魚嘴。魚嘴和金剛堤把岷江分隔成外江和內(nèi)江，外江排洪，內(nèi)江通過寶瓶口流入成都平原。就是說，金剛堤和魚嘴的作用是第一次調(diào)節(jié)岷江來水。

此段岷江剛沖出山口，呈一截彎道，水流在這里形成環(huán)流。冬春季江水較少，水流經(jīng)魚嘴上游的彎道繞行，主流直沖內(nèi)江，內(nèi)江進水量約六成，外江進水量約四成。夏秋季水位升高，水勢不再受彎道制約，主流直沖外江，內(nèi)、外江水流的比例自然顛倒。這就巧妙利用了地形河道和季節(jié)水量，完美解決了川西平原冬春季農(nóng)田灌溉和人民生活用水的需要，也解決了夏秋季洪水期的防澇問題。

飛沙堰位于金剛堤尾部最靠近離堆的地方，是故意留出的處于寶瓶口和金剛堤之間的一段凹槽。飛沙堰溢洪道又稱“泄洪道”，具有瀉洪、排沙和調(diào)節(jié)水量的顯著功能。一個功用是第二次調(diào)節(jié)水量，是確保成都平原不受水災(zāi)的關(guān)鍵。當(dāng)內(nèi)江的水量超過寶瓶口流量上限，多余的水便從飛沙堰自行溢出到外江；如遇特大洪水，它還會自行潰堤，讓大量江水進入岷江正流金馬河。另一作用是“飛沙”，岷江從山上而來，挾帶大量泥沙、石塊，如果讓它們隨著水流自然沿內(nèi)江而下，就會淤塞寶瓶口，抬高內(nèi)江引水河道的河床，減少灌溉用水，甚至帶來災(zāi)害。經(jīng)過李冰等人的設(shè)計修建，通過飛沙堰之后，約八成沙石被成功排出，有力地保證了水利工程的永續(xù)利用。

寶瓶口起“節(jié)制閘”的作用，能自動控制內(nèi)江進水量，是控制內(nèi)江進水的咽喉。寶瓶口很狹窄，在豐水季節(jié)，內(nèi)江水位必然很高，高出來的水全都從飛沙堰漫過去，流到外江，保證豐水季節(jié)大水不淹成都平原。它還對江水起頂托的作用，以配合飛沙堰將沙石大量排出，解決了剩余泥沙的淤積問題。

維護制度科學(xué)自然

由于寶瓶口通道狹窄而位置又不在正中，所以內(nèi)江水直沖離堆，離堆對水流的頂托和飛沙堰的側(cè)流會在離堆前面造成一種橫向旋流，稱之為壅水，能將水中沙石從飛沙堰卷出，避免了寶瓶口及下游河道的淤塞。洪水越大，飛沙堰排沙石力就越大，甚至可以排出直徑30厘米的卵石。這就是所謂的“二八分沙”，即八成沙石都被排了出去。而據(jù)川大專家測算，沙石的自動排出率達(dá)98%，被全世界水利專家稱為“不可思議的奇跡”。

當(dāng)然，還是有少量上游來的沙石滯留下來。據(jù)此，李冰又總結(jié)出“深淘灘，淺包堰”的“六字訣”。這里的“灘”，指鳳棲窩的一段河床。深淘灘，就是每年歲修時，河床淘沙要淘到一定深度，淘得過深，寶瓶口進水量偏大，會造成澇災(zāi)；淘得過淺，寶瓶口進水量不足，難以保證灌溉。為此，相傳李冰在河床下埋石馬，作為深淘標(biāo)志。淺包堰，是指飛沙堰在修筑時，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。飛沙堰高度一般是高出江底河床2米左右。北宋時，“六字訣”改為“深淘灘，低作堰”，更易懂。

“淘灘”就是在江底淘沙石，即“歲修”，時間在每年霜降至立春，此時岷江屬于枯水期，便于掏挖作業(yè)。同時，川西平原進入冬季，農(nóng)作物需水量大減，通過地下水如井水及自然降水完全可以解決。

后代進行不斷完善

創(chuàng)建期的都江堰，還沒有形成完善的水利系統(tǒng)。西漢，文翁任蜀守，他“穿湔江口，溉灌郫繁田千七百頃”，保證了川西平原西北部的灌溉。東漢，設(shè)置都水掾，都江堰及灌區(qū)的維持與發(fā)展得到進一步保證。三國諸葛亮加強對都江堰的管理，置堰官，還派軍隊駐守，歲修時也一并參加。魏晉南北朝，渠首各工程之間的關(guān)系更加緊密，日趨成為一個系統(tǒng)工程。唐代都江堰灌區(qū)的管理組織體系和管理制度進一步完善，形成了較嚴(yán)格的歲修制度。兩宋，分水、導(dǎo)流、引水和溢洪排沙綜合功能的體系形成，標(biāo)志著工程進入成熟期。元代，“都江堰”第一次出現(xiàn)在文獻記載中。清乾隆時期，魚嘴位置穩(wěn)定下來，飛沙堰、百丈堤等也形成了固定的建筑型制。元代起，有人嘗試用砌石來取代石籠以筑堤堰，企圖以永久性的工程省去浩大的歲修，但由于岷江水流過大，砌石等剛性工程材料易被水流沖毀，因此竹籠材料仍占主導(dǎo)地位。不過，這為后來的技術(shù)變革提供了基礎(chǔ)。

1935年，魚嘴首先改用混凝土澆筑，此后，飛沙堰、魚尾、金剛堤等設(shè)施陸續(xù)采用。同時，都江堰灌區(qū)管理開始了現(xiàn)代水利管理模式。1974年，鋼筋水泥的外江節(jié)制閘建成，榪槎羊圈材料退出。

天府之國，在先秦時期一般指陜西關(guān)中地區(qū)。因為成功修筑都江堰，幾乎根絕了川西水患，川西平原農(nóng)業(yè)生產(chǎn)極大發(fā)展，帶動百業(yè)興旺，東晉常璩寫的《華陽國志·蜀志》說：都江堰“又溉灌三郡，開稻田。于是蜀沃野千里，號為‘陸海……故記曰：水旱從人，不知饑饉，時無荒年，天下謂之‘天府也。”最遲在東漢，“天府之國”這個美好的名詞，已經(jīng)成了四川盆地，尤其是川西成都的專稱，并直到今天。