都江堰是不是第一個水利工程（都江堰水利工程解析）

2023-09-10 03:48:11 1

大家都知道，成都號稱天府之國。

但在很多年前，這個名號是屬於西安。以長安為中心的渭河平原北區即秦中，自古就號稱「陸海」、「天府」，尤其在秦朝時期修建了鄭國渠之後，一時間更是富甲天下，被古人譽為「金湯池城，沃野千裡，天府之國。」

「大王之國，西有巴蜀、漢中之利，北有胡貉、代馬之用，南有巫山、黔中之限，東有餚、函之固。田肥美，民殷富，戰車萬乘，奮擊百萬，沃野千裡，蓄積饒多，地勢形便，此所謂天府，天下之雄國也」————《戰國策·秦策》

「關中左崤函，右隴蜀，沃野千裡，此所謂金城千裡，天府之國也」——《史記·留侯世家》

然而，自從李冰父子在都江堰治水建造了水利工程後，天府之國的美譽，便來到了成都。都江堰水利工程也自秦昭王時代一直沿用至今，逾2000年而不衰，始終發揮著它巨大的作用。這不得不讓人敬佩古人的智慧與勤勞。

一、引流——鑿穿玉壘山

成都平原的整個地勢從岷江出山口玉壘山，向東南傾斜，坡度很大，都江堰距成都50km，而落差竟達273m。岷江是長江流域上遊的水量最大的支流，它流出岷山山脈，從成都平原的西側向南流去，這對成都平原來講是一條懸浮半空的江水，所以在古代，每當岷江洪水泛濫，成都平原就是一片汪洋大海，而一遇乾旱，又是赤地千裡，顆粒無收，岷江水患長期禍及西川，鯨吞良田，侵擾民生，成為古蜀國生存發展的一大障礙。

273m的高度落差，岷江無疑是成都平原西側一條懸江。

經過實地勘查，李冰決定鑿穿玉壘山引水。那時距離東漢火藥的發明還有幾百年,李冰只能利用熱脹冷縮的原理以火燒石，使巖石爆裂。經過8年時間，他們終於在玉壘山鑿出了一個寬20米，高40米，長80米的山口，由於這個山口的形狀酷似瓶口，故取名為「寶瓶口」，玉壘山被分離出來的石堆則被叫做「離堆」。

只有寶瓶口，江水是很難流進去的。但這個位置選得確是十分精妙。

寶瓶口引水工程雖然從作用上是分流和灌溉，但江東的地勢比較高，岷江水是難以流進瓶口的。為了解決這個問題，李冰父子又在上遊不遠處修建了魚嘴分水堤和飛沙堰。

二、 分流分沙——魚嘴分水提：四六分水，二八分沙

自古以來，水利工程最大的難題就是治理泥沙。

泥沙會造成兩個大問題：

一是泥沙堆積，河床升高，導致最後灌溉系統無法繼續使用。典型的例子就是鄭國渠，自秦國修建到現在，因為河床不斷升高，已經多次修改了進水口，而最初的系統已經無法再用，只能成為一個歷史遺蹟。

二是泥沙堆積，土地鹽鹼化化，導致營養流失，無法種植農作物。典型的例子是寧夏，從古到今，他們始終在建渠修渠的道路上走著，無數支渠水修通了又乾枯了，卻仍然避免不了土地沙化的結局。再回頭看都江堰水利工程，2000多年仍然健康運轉，為成都平原的蓬勃發展起到堅實的後勤作用，這其中最大的原因就是它很好地解決了排沙和洩洪的問題。

接下來我們來詳細分析下這個工程是如何解決分流、排沙問題的。

都江堰水利工程主要有魚嘴分水堤、飛沙堰溢洪道、寶瓶口進水口三大核心工程，其中魚嘴分水堤科學解決了江水四六分水，二八分沙，寶瓶口和飛沙堰又科學地控制著進水流量。

這其中很精妙的一步就是位置的選擇。

首先來看魚嘴分水堤壩。

我們從地圖上可以看見，岷江水在到達魚嘴之前會經過很長一個弧形彎道，如下圖：

紅色1字為魚嘴分水堤

當江水經過這段長長的彎道時，泥沙會自動向外側流動，當水流來到魚嘴時，泥沙差不多已經有八層已經排入外江。

這是為什麼呢？

根據伯努利定理，等高流動時，流速大，壓力就小。

在同樣的角速度下，弧形外側的速度大於內側水流速度，速度越大，壓強越小，那麼表面的水則會被從外江一側壓向內江一側，當這樣的流動變多，就會形成漩渦，下層的泥沙則會被壓向外江。

經過這段彎道，江水來到魚嘴處，差不多將近八層泥沙已自動流在外江一側，這就是魚嘴分水堤能實現二八分沙的原因。

再來看四六分水。魚嘴將江水一分為二，流入寶瓶口一側為內江，另一側為外江，內江水窄而深，外江水寬而淺，這個位置選得十分精妙，當枯水季節時，江水大量流入內江，能達到四六分水，而汛期時則多從外江流走，達到二八分水。

內江窄而深，外江寬而淺

接下來，來看那剩下的20%泥沙如何排除呢？

這主要靠飛沙堰。

內江將近800米長，江水流經內江來到飛沙堰。寶瓶口地勢較高，飛沙堰地勢低，水流在這裡形成一個回漩流，表層的水經過迴旋流入寶瓶口，而水流下面的大石頭和泥沙則會被甩進飛沙堰。

旋流讓表層水進入寶瓶口，把石頭甩進飛沙堰

100斤的卵石都被甩出

水流經過內江和飛沙堰，將泥沙中剩下的20%的80%又排出去，這時大約只剩下5%的泥沙會跟著岷江水進入寶瓶口，灌溉滋養成都平原。

而針對堆積在飛沙堰的泥沙，則會在每年冬春枯水期，農閒時進行歲修穿淘，屆時則會整修堰體，深淘河道，深度以埋在灘底的石馬為準，而堰體以對岸巖壁上的水則相齊為準。

這一列的排沙淘沙的工程工序，保證了2000多年來流入成都平原的岷江水始終清澈，而寶瓶口也從未遇到泥沙堆積的問題，得以使用至今。

三、洩洪——飛沙堰，寶瓶口控制進水量

飛沙堰

解決分流和泥沙，還有個大問題，那便是控制進水量。

寶瓶口寬20米，比內江河床高2.5米，比飛沙堰高。旱水期，水緩緩流入寶瓶口，而到了洪水期，水位上漲，飛沙堰被淹沒相當於自動潰堤，水流則從飛沙堰與離堆之間的溢洪道流回外江，此時由於寶瓶口的高度和寬度限制，流入的水量也受到控制。

有了飛沙堰的保障，成都平原再無水患之災。

不得不驚嘆古人的智慧

都江堰水利工程科學地利用地理條件，水流，水勢，山脈等成功解決了泥沙，洩洪等問題，時至今日，近2500年來仍然發揮著它功效，這不得不讓人感嘆古人的智慧。

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