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千年都江堰水利工程原理揭秘

更新時間:2015-11-26 15:49:18點擊次數:11205次字號:T|T

美麗富饒的成都平原上,有一座最古老的大型水利工程---都江堰,洶涌的岷江水沖到這里,便安安靜靜地流向水渠替人們灌溉萬頃農田。整個工程是由分水堰、飛沙堰和寶瓶口三個主要工程組成的。它的規模宏大,地點適宜,布局合理,兼有防洪、灌溉、航行三種作用,在世界水利工程史上也是罕見的奇跡。二千多年來,它一直發揮著巨大的排灌作用,確保了當地的農業生產,使四川成為“天府之國”。       

都江堰

都江堰現在灌溉14個縣500余萬畝的土地。這樣大范圍的水利工程,在古代興建是非常艱難的。岷江是一條水流湍急流,它發源于成都平原北部的岷山,沿江兩岸山高谷深,到四川灌縣附近,忽然進入一馬平川地帶,因而水勢浩大,往往沖決堤岸,泛濫成災。從上游挾帶的大量泥沙也容易淤積在這里,抬高河床,加劇水患。特別是在灌縣城西南,有一座玉壘山,阻礙江水東流。每年夏秋洪水季節,西邊往往江水泛濫,東邊卻常常發生旱災。因此,征服岷江,變水害為水利,就成為當時人們的迫切愿望。

戰國時期,公元前250年,有個水利專家李冰(生卒年月不詳)被任命為蜀郡的地方官。李冰到蜀郡后,親眼看到當地嚴重的災情,聽到民眾要求治水的強烈呼聲,便下決心治理岷江,到任不久,就開始著手進行大規模的治水工作。

                                   

                                                水利專家李冰

首先,李冰和他的兒子二郎沿岷江兩岸進行實地考察,弄清了水情、地勢等情況,制定了治理岷江的規劃方案。鑒于玉壘山阻礙江水東流,常造成東旱西澇.李冰決定鑿穿玉山,把水引向東邊。

于是李冰就組織了上萬民工,鑿石開山,打響了都江堰工程的頭一炮。因為山石堅硬,開始工程進度很慢。李冰聽取了民工的建議,先在巖石上開些溝槽,放上柴草,點火燃燒,使巖石爆裂,這樣就加快了開鑿進度,終于把玉壘山鑿開了一個20米寬的口子,人們稱它為“寶瓶口”。被分開的玉壘山的末端山頭形狀像大石堆,后人把它稱作“離堆”

         

                                                    都江堰寶瓶口

為了使岷江的水能夠東流,除了開鑿寶瓶口以外,李冰還采取了在江心中構筑分水堰的辦法,把江水分成兩支,逼使其中一支流進寶瓶口。

在修筑分水堰的過程中,開始采用在江心拋石筑堰的辦法,但是筑起的石堰接連幾次都被洪水沖垮了,沒有成功。李冰毫不灰心。他看到岷山盛產大竹,并且受到當地人用竹子蓋房子、編竹籠盛東西的啟示,于是就讓竹工編成長3丈、寬2尺的大竹籠,裝滿鵝卵石,然后一個一個地沉入江底,終于戰勝了湍急的江水,筑成了分水大堤。大堤前端形狀像魚頭,因此取名叫“魚嘴”。都江堰“魚嘴”迎向岷江上游,把洶涌而來的江水分成東、西兩股。西股的叫外江,是岷江的正流;東股的叫內江,是灌溉渠系的總干渠,渠首就是寶瓶口,流經寶瓶口再分成許多大小溝渠河道,組成一個縱橫交錯的扇形水網,灌溉成都平原的千里農田。

             

都江堰魚嘴圖

分水堰兩側壘砌大卵石護堤,靠內江一側的叫內金剛堤,外江一側的叫外金剛堤,稱“金堤”。分水堰建成以后,內江灌溉的成都平原就很少有水旱災害了。為了進一步控制流入寶瓶口的水量,在魚嘴分水堤的尾部,又修建了分洪用的平水槽和“飛沙堰”溢洪道。飛沙堰也是用大竹籠裝卵石堆筑的,堰頂做剄高度適宜。當內江水位過高的時候,洪水就經由平水槽漫過飛沙堰流人外江,以保障內江灌溉區免遭水淹。同時,由于漫過飛沙堰流入外江的水流的漩渦作用,有效地減少了泥沙在寶瓶口前后的沉積。     

都江魚嘴的分水量有一定的比例。春耕季節,內江水量大約占六成,外江水量大約占四成。洪水季節,內江超過灌溉所需的水量,由飛沙堰自行溢出。

寶瓶口是節制內江水量的大門,為了控制內江流量李冰父予制作石人立在江中,作為觀測水位的標尺,要求水位必須維持在石人的肩部以下和腳面以上,所謂“水竭不至足,水盛不沒肩。”現在寶瓶口左側有水尺,一共22畫,每畫相距約一市尺,水深處于11畫時,水量已足夠灌溉區使用,水深處于13-14畫時,表明超過需要了,水就漫過飛沙堰流入外江。

李冰還做了石犀,埋在內江中,作為一年一度修堰時淘挖泥沙的深度標準。李冰制定的原則是“深淘灘,低筑堰”。“深淘灘”是說淘挖淤積在江底的泥沙要深些,以免內江水量過小,不夠灌溉用;低筑堰是說飛沙堰的堰頂不可修筑太高,以免洪水季節泄洪不暢,危害成都平原。后人把這六個字刻在二王廟的石壁上,非常醒目。

            

都江堰二王廟

二王廟是為紀念李冰父子而建的,在內江東岸。歲修的方法是:每年水量最小的霜降時節,在都江魚嘴西側,用榪槎(就是馬扎)在外江截流,使江水全部流入內江,然后淘挖外江,以及外江各灌溉渠道淤積的泥沙。到第二年立春前后,外江已歲修完畢,這時把榪槎移到內江,讓江水流入外江,然后再淘挖內江河槽,進行平水槽和飛沙堰的歲修工程。清明節前、內江歲修完畢,撤除榪槎,開始放水灌溉。過去,每到這時候,都要舉行盛大的傳統放水儀式。成千上萬的人民群眾聚集在江邁觀看放水的盛況,歡慶征服自然的勝利,同時也表達對李冰父子修堰治水的紀念。