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拜水都江堰

2019-04-19 01:11:28
科學中國人 2019年4期
關鍵詞:工程

都江堰

成都平原西北邊緣的岷江出山口處,都江堰水利工程舉世聞名,是全世界迄今為止,年代最久、唯一留存且在一直使用,以無壩引水為特征的宏大水利工程。2000多年來,它以優良的防洪灌溉功能使成都平原成為水旱從人、沃野千里的“天府之國”,至今灌區已達幾十個縣市、面積近千萬畝。

這項由李冰父子主持修建的工程是中國古代勞動人民勤勞、勇敢和智慧的體現,更是世界歷史之林中璀璨奪目的文化遺產。

華夏驕傲 利在千秋

在《保護世界文化和自然遺產公約》中,有這樣一段話用來評述那些卓爾不群的文化瑰寶:從歷史、藝術或科學角度看,在建筑式樣、分布均勻或與環境景色結合方面,具有突出的普遍價值的單立或連接的建筑群。對一項建筑工程而言,不僅要有面子更要有里子。

都江堰生逢戰亂,水患猖獗,卻在亂世之中造福川西農業,為秦國統一六國創造了經濟基礎,也為后世水利工程的建造樹起一個典范。以至于后來的靈渠、它山堰、漁梁壩、戴村壩等一批歷史性工程皆有它的印記。

從科學的角度來說,整個都江堰的設計、布局合理,充分地利用當地西北高、東南低的自然地理條件,采用多層次的彎道環流,達到無壩分水、自控水量、自動排沙、自流灌溉的目的。這種種神奇的功能保證了成都平原既受灌溉之益,又無水旱之患,不能不說是一個奇跡。在這項完整、極富發展潛力的龐大的水利工程體系中,三個子工程(魚嘴分水壩、飛沙堰和寶瓶口)形成了獨具匠心的區域水利網絡,惠澤面積甚廣。針對岷江與成都平原的懸江特點與矛盾,它根據江河出山口處特殊的地形、水脈、水勢,“乘勢利導、因時制宜”,使堤防、分水、泄洪、排沙、控流相互依存、共為體系。不僅如此,都江堰作為一個水利樞紐除了發揮了疏水、防洪、灌溉等作用外,還為航運做出了巨大的貢獻,為地方文化的繁榮增添一筆。

從真實性來講,在世界古老的著名水利工程中,古巴比倫王國建于幼發拉底河上的納爾—漢謨拉比渠和古羅馬的人工渠道都早已荒廢,只有都江堰仍舊留存至今。它之所以被視為中華民族的驕傲,是因為經久不衰的工程效益、國際一流的工程設計,還有格外值得一提的融入設計的生態觀念。都江堰的創建,以不破壞自然資源,充分利用自然資源為人類服務為前提,變害為利,使人、地、水三者高度協合統一,這在世界水利工程史中極為罕見,堪稱全球范圍內的偉大生態工程。除此之外,新中國成立后,因時代經濟發展需要,它又增加了蓄水、暗渠供水功能,使工程的科技經濟內涵得到了進一步的拓展。

三分而立 合則共贏

始建于秦昭王末年,都江堰并非單一功能的水利工程,它集防洪、灌溉、運輸、發電、水產養殖、旅游及城鄉工業、生活用水于一體,綜合效益巨大。同樣,其能在世界水利科學技術史上獨樹一幟還在于集群工程的渾然一體。

都江堰渠首樞紐主要由魚嘴、飛沙堰、寶瓶口三大主體工程構成。三者有機配合,相互制約,協調運行,引水灌田,分洪減災,具有“分四六,平潦旱”的功效。此外加之百丈堤、人字堤等附屬工程,整個都江堰形成了一個系統化的布局,使子工程聯合發揮分流分沙、泄洪排沙、引水疏沙的重要作用,讓枯水期不缺,洪水期不淹,且維護費用低廉。

飛沙堰

魚嘴分水堤

——岷江魚嘴分水工程

魚嘴分水堤又稱“魚嘴”,因其形如魚嘴而得名。它昂頭于岷江江心,包括百丈堤、榪槎、金剛堤等一整套相互配合的設施。其主要作用是把洶涌的岷江分成內外二江,西邊叫外江,俗稱“金馬河”,是岷江正流,主要用于排洪;東邊沿山腳的叫內江,是人工引水渠道,主要用于灌溉。

在古代,魚嘴是以竹籠裝卵石壘砌。由于它建筑在岷江沖出山口呈彎道環流的江心,冬春季江水較枯,水流經魚嘴上面的彎道繞行,主流直沖內江,內江進水量約6成,外江進水量約4成;夏秋季水位升高,水勢不再受彎道制約,主流直沖外江,內、外江江水的比例自動顛倒:內江進水量約4成,外江進水量約6成。這就利用地形完美地解決了內江灌區冬春季枯水期農田用水以及人民生活用水的需要和夏秋季洪水期的防澇問題。

——飛沙堰溢洪排沙工程

飛沙堰溢洪道又稱“泄洪道”,具有泄洪、排沙和調節水量的顯著功能,故又叫它“飛沙堰”。飛沙堰看上去十分平凡,其實功用非常之大,可以說是確保成都平原不受水災的關鍵要害。

飛沙堰的作用主要是當內江的水量超過寶瓶口流量上限時,多余的水便從飛沙堰自行溢出;如遇特大洪水的非常情況,它還會自行潰堤,讓大量江水回歸岷江正流。飛沙堰的另一作用是“飛沙”,岷江從萬山叢中急馳而來,挾著大量泥沙、石塊,如果讓它們順內江而下,就會淤塞寶瓶口和灌區。古時飛沙堰,是用竹籠卵石堆砌的臨時工程;如今已改用混凝土澆筑,以保一勞永逸的功效。

——寶瓶口引水工程

寶瓶口起“節制閘”作用,能自動控制內江進水量,是湔山(今名灌口山、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江進水的咽喉,因形似瓶口而功能奇特,故名寶瓶口。

留在寶瓶口右邊的山丘,因與其山體相離,故名離堆。離堆在開鑿寶瓶口以前,是湔山虎頭巖的一部分。由于寶瓶口自然景觀瑰麗,有“離堆鎖峽”之稱,屬歷史上著名的“灌陽十景”之一。

隨著科學技術的發展和灌區范圍的擴大,從1936年開始,修護人員逐步改用混凝土漿砌卵石技術對渠首工程進行維修、加固,增加了部分水利設施,古堰的工程布局和“深淘灘、低作堰”“乘勢利導、因時制宜”“遇灣截角、逢正抽心”等治水方略沒有改變,發揮的效益則越來越大。到1998年,它的灌溉面積已經達到了6.87萬公頃,同時為四川50多個大、中城市,數百家工礦企業提供了工業和生活用水,成為世界最佳水資源利用的標桿。

現如今,都江堰不僅僅創造著經濟和生態效益,還是全國重點文物保護單位、國家5A級旅游景區。它的開放讓越來越多人能夠身臨其境地感受到我國古人的智慧,領略中國古代水利工程技術的宏偉。

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