中國的重大工程 - 都江堰

中國的重大工程 - 都江堰( 防洪,水運,城市供水工程)

都江堰簡介:

都江堰是中國古代建設並使用至今的大型水利工程，位於四川省都江堰市城西，岷江上游340千米處。通常認為都江堰是由戰國時秦國蜀郡太守李冰及其子於約前256年至前251年主持始建的。經過歷代整修，兩千年多來都江堰一直在發揮巨大的作用。
整個都江堰樞紐可分為堰首和灌溉水網兩大系統，其中堰首包括魚嘴（分水工程）、飛沙堰（溢洪排沙工程）、寶瓶口（引水工程）三大主體工程，此外還有內外金剛堤、人字堤及其他附屬建築。都江堰工程以引水灌溉為主，兼有防洪排沙、水運、城市供水等綜合效用。它所灌溉的成都平原是聞名天下的「天府之國」。
1982年，都江堰被中華人民共和國國務院公布為第二批全國重點文物保護單位之一。2000年，都江堰以其為「當今世界年代久遠、惟一留存、以無壩引水為特徵的宏大水利工程」，與青城山共同作為一項世界文化遺產被列入世界遺產名錄。

主體工程

都江堰水利工程

包括：鑿離堆、壅江作堋、和大規模導江穿渠等一系列的建設

分水魚嘴、飛沙堰、寶瓶口

「魚嘴」

是都江堰的分水工程，因其形如魚嘴而得名。它位於江心，把岷江分成內外二江。外江位在西，又稱「金馬河」，是岷江正流，主要用於行洪；內江位在東，是人工引水總乾渠，主要用於灌溉，又稱「灌江」。魚嘴決定了內外江的分流比例，是整個都江堰工程的關鍵。

內江取水口寬150米，外江取水口寬130米，利用地形、地勢使江水在魚嘴處按比例分流。春季水量小時，四成流入外江，六成流入內江以保證春耕用 水；春夏洪水季節時，水位抬高漫過魚嘴，六成水流直奔外江，四成流入內江，使灌區免受水淹。這就是所謂「分四六，平潦旱」。此外，在古代還使用榪槎來人工 改變內外兩江的分流比例。榪槎是一種以數根圓木為骨架，外覆竹席，內灌泥沙的截流物體。當需要時，只要在一側的江面放置若干座榪槎，便能減少該側的水量。 一般在春季來水較少時使用這種方法截流外江，增大內江的水流供給，待春耕結束水位上漲後，再砍去榪槎，使水流恢復正常。1974年以後，在外江口建造了永久性水閘，從而取代了榪槎來實現圍堰和泄洪。

魚嘴近照

目前的魚嘴平面為半月形，由漿砌條石和混凝土築成，長80米，最寬處39.1米，高6.6米。魚嘴堤壩向下游延伸，形成金剛堤，內堤長650米，外 堤長900米。金剛堤再往下， 分別是飛沙堰和人字堤。在魚嘴上游東岸還有百丈堤，全長1950米，將洪水與泥沙逼向外江，並起到護岸的作用。魚嘴、百丈堤、金剛堤，連同飛沙堰與寶瓶口 協調作用，起著泄洪、排沙和調節水量的功能。
歷史上魚嘴的位置一直在變動。最早的魚嘴位於白沙河口下游不遠處；現在的魚嘴位於白沙河口下游2050米，這一位置是1936年大修時確定的。都江堰魚嘴在四川汶川512地震央受損，出現開裂，不過經過修復後影響不大。

寶瓶口

是 都江堰的引水工程，是在玉壘山延伸向岷江的山崖上人工鑿開的缺口，距飛沙堰下口120米，位於古灌縣城牆西門玉壘關下，開鑿於都江堰創建時。寶瓶口上寬下 窄，底寬14.3米，頂寬28.9米，平均寬度20.4米，高18.8米，峽口長36米。口內即內江流入的進水口寬70米，口外出水口寬40-50米，形 如「瓶頸」，寶瓶口也因此得名。
寶瓶口同飛沙堰配 合具有節制水流大小的功用，是控制內江進水量的關鍵。內江水流經過寶瓶口流入，灌溉成都平原的大片農田；在洪水期間，內江水位提升高過飛沙堰，洪水就進入 外江流走，再加上寶瓶口對水流的約束，達到了防洪的作用。內江水流進寶瓶口後，順應西北高、東南低的地勢沿大小各支引水渠不斷分流，形成自流灌溉渠系，灌 溉成都平原上一千餘萬畝農田。

寶瓶口與離堆。圖左水道是寶瓶口，圖中山體是離堆。

寶瓶口左岸山崖上刻有幾十條分劃，每劃間距為一市尺，名為「水則」 ，用以觀測水位漲落，是中國最早的水位標尺。足用的水則數隨著都江堰灌溉面積的擴大而增加。宋朝時水則僅有十劃，水位達到六則時即為足用，再高就會產生澇災（《宋史》：「則盈一尺，至十而止； 水及六則，流始足用」）；元朝時足用數為九則（《元史》：「以尺畫之，比十有一。 水及其九，其民喜， 過則憂，沒有則困」）。清朝時以十六則為大洪水，現在需十四則才能保證春耕用水，崖上石刻水則已經達到二十四劃。
寶瓶口右邊的山丘，因為與山體相離，故名「離堆」。上有祭祀李冰的伏龍觀，又稱老王廟。寶瓶口岩基經過江水兩千多年的急速衝擊，出現了極大的空洞，1965年和1970年曾兩次加固離堆。

 

飛沙堰

飛沙堰起到溢洪排沙的作用，原名「侍郎堰」，唐高宗龍朔年間（661年—663年）築成，是內江的溢洪排沙通道，故名。飛沙堰是金剛堤下段710米處的一個缺口，位於虎頭岩對岸，寬240米，堰頂高過河床2米。飛沙堰將超過灌區需要的江水自行排到外江，使成都平原免受洪澇；又能將水中裹挾的大量砂石利用離心力從 這裡湃到外江，避免淤塞內江、寶瓶口和灌區。飛沙堰遵循「低作堰」的原則，即堤頂低作與對岸標準台頂等高，使超過寶瓶口流量上限的內江水漫過堰頂流入外 江。如果遇到特大洪水，堰體會自行潰堤，讓江水回歸岷江正流。內江水位達到水則十四劃時，流量為385立方米每秒，即夠灌區春耕用水。若飛沙堰堰頂高度與 此水位相齊，則內江水超出十四則時，多餘的江水即可從飛沙堰溢去外江。此外，飛沙堰下游不遠的寶瓶口有很好的控水作用，即便內江的流量高達3000 立方米每秒，寶瓶口的進水量也在700立方米每秒左右。沿金剛堤而下的急流受寶瓶口限流所阻，在口外形成一個洄水沱，即伏龍潭。加上飛沙堰對面突入內江的 虎頭岩對水流、砂石的導引作用，洪水便連同大量泥沙翻過飛沙堰，排往外江。據當代實測，岷江內江流量超過1000立方米每秒時，便有40%的洪水和98% 泥沙從飛沙堰排出。飛沙堰頂高的調節，加上寶瓶口的限流、虎頭岩的導引，即可保證引水區既有足量清水，又無洪澇威脅。

 都江堰源起

都江堰水利工程示意圖

秦昭襄王五十一年（公元前256年），秦國蜀郡太守李冰和他的兒子，吸取前人的治水經驗，率領當地人民，主持修建了著名的都江堰水利工程。都江堰的整體規劃是將岷江水流分成兩條，其中一條水流引入成都平原，這樣既可以分洪減災，又可以引水灌田、變害為利。主體工程包括魚嘴分水堤、飛沙堰溢洪道和寶瓶口進水口。 

太史公司馬遷在《史記‧河渠書》中，記下這位創建都江堰豐功偉績的地方官，但他只寫了「蜀守冰」，沒有寫他姓什麼。這位水利專家的姓是後來班固寫《漢書》 才補上。為了紀念李冰父子，巴蜀人民每年在都江堰放水時，都要舉行隆重祭祀儀式，歲歲不絕。歷代帝王順應民心，對李冰父子的功績亦十分重視，宋、元時封李 冰父子為王，建二王廟，供人民祭拜。

古書上沒有記載李冰生平，是因為秦始皇的焚書坑儒和秦漢時戰爭的毀壞，造成中國檔案文書大量被損壞。但毫無疑問，李冰是一位勤政愛民的地方官兼傑出的科技 專家。他在四川任職期間，不僅創建造福萬世的都江堰，還建了許多益於民生的工程。他的功績可說是「澤被千秋」，其科學價值和巨大的經濟效益，在人類史上留 下不朽的篇章。

功效

都江堰工程的主要作用是引水灌溉和防洪，另外也兼具水運和城市供水的功能。它將岷江水一分為二，引一部分流向玉壘山的東側，讓成都平原的南半壁不再受水患 的困擾，而北半壁又免於乾旱之苦。幾千年來，岷江在這裡變害為利，造福農桑，將成都平原變成「水旱從人，不知饑饉，時無荒年」的「天府之國」，並進而促進了整個四川地區的政治、經濟和文化發展。

  都江堰渠道縱橫，密如蛛網，有主要渠道526條，支渠2200條，全長1170公里，目前灌溉面積已擴大到3500平方公里，並計劃逐步擴展到6000平方公里。都江堰無大壩攔水，無閘門控制，純粹利用天然地形，因勢利導，真正達到了「天開於前」，「工成於後」的天人相契的目標。其設計施工不僅有其科學性，亦有其“道法自然”的哲學意義。都江堰歷二千二百餘年，興久不廢，是有其道理的。成都平原田疇千里，物產豐饒，無天旱雨澇之災；歲無饑饉，年有豐餘，贏得「鐵板糧」美譽。都江堰達灌田之利，故又稱「金灌口」，終使蜀郡億萬人民得足食豐衣，「富甲天下」，號稱「天府」。由此可見，都江堰是能表達中國古代的智慧，古人只是運用地理的環境，便能造出這多功用的水利工程，並使人們日後生活得到改善，足以證明中國人在古時已能運用自然，以天一合人的概念，設計偉大的都江堰。