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千年奇蹟都江堰:它的工作原理是啥?為何能造福人類兩千年?

都江堰,無法複製的千年奇蹟‍

人類治水,要麼築堤,要麼建壩,要麼疏浚河道,到了今天,科學技術能做到的不外乎也就是這三項。

但是千年前的都江堰之所以無法複製,就是在於它的治水設計在滿足了與自然和諧共存的基礎上,滿足了防洪、灌溉、清淤這三項需求,這是目前我們現代達不到的巔峰。

都江堰修建於公元前256年,早於長城的修建有數十年,甚至比秦始皇統一天下還早。

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都江堰

中國戰國時期的齊渠、唐代被稱作“江南第一都江堰”的漁梁壩和羅馬的人工渠,以及古巴比倫王國的納爾—漢謨拉比渠等,它們大多早已隨著歲月的流逝而流逝,只剩下殘骸供人研究,能儲存下來大多停止運作,原來的面貌只承載著過去的輝煌。

唯有都江堰在經歷了兩千多多年的歷史風霜之後,仍“鮮活”地屹立在成都平原上,成為一個屬於中國也屬於世界的千年奇蹟

趙樸初先生賦詩讚古老的都江堰,詩云:

“是宜與長城,並贊秦皇代。長城久失用,徒留古蹟在不如都江堰,萬世資灌溉。”

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留存至今的千年奇蹟

修建都江堰的緣由‍

在都江堰修建之前的成都平原,在那時其實是一個旱澇災害頻發的地方,即使後來成為巴蜀地區最富饒的“天府之國”,但歷史依舊記錄著它曾經的貧瘠荒涼。

從青藏高原奔騰而出的岷江,在巴蜀境內,河床整體向東南傾斜。都江堰距成都平原五十公里,而落差竟然達二百七十三米

每到洪水季,岷江的江水如同一匹脫韁的馬,常常不受束縛,席捲著砂土碎石鋪天蓋地而來,在成都平原呼嘯氾濫成災。而到了旱季,水幾乎沒有力量活著翻過大坡,奔騰到成都平原。

長久以來,岷江帶來的洪澇和乾旱一直都是成都平原一大隱患。明明是活水,卻給人們帶來顆粒無收,土地貧瘠,房屋垮塌,甚至是生離死別。 

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岷江洪災

都江堰到成都平原這一帶嚴重的水旱災害,是修建都江堰的自然因素。同時,都江堰的修建又有其特定的歷史淵源。

戰國,是一個人人都飽受戰亂之苦的時代,人們苦戰久矣。當時,秦國君主主持商鞅變法,在全國推行相對徹底的國家改革,一時間賢才輩進,國勢日盛。

正是這個時候,他們對於中國統一深思熟慮,認識到巴蜀(即成都平原及其附近地區)在統一中國中特殊的戰略地位,並提出了“得蜀則天下並”的觀點。

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商鞅變法

所以,當時推行都江堰工程根本目的不是僅僅是考慮到為人民發展服務,更重要的是看重它特殊的地理位置,開發成都平原並把其建設成為一個合格的戰略後方是必然的決策。

在這具有必然性的背景下,秦昭襄王委任對天文地理頗有研究,又有豐富的治水經驗的李冰為蜀國郡守。

於是,一個工程浩大、影響深遠的都江堰水利工程便轟轟烈烈地開始了。

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都江堰水利工程

都江堰的建造原理是什麼?‍

李冰對地理位置和水文特徵經過詳細考察,得出一個結論。要想解決成都平原的水旱問題,使岷江江水能平穩地流經成都平原,離成都平原五十里的岷江區域是最關鍵的位置。

它位於岷江上游和中游的分界點,靠近玉壘山。李冰認為,需要在這裡修建一個“閥門”,以此來控制岷江江水流經成都平原的水流量和泥沙碎石,這個“閥門”也就是如今的都江堰。

所謂大道大體是至簡的。從總體上看,都江堰的建造結構極為簡單。它主要由三部分組成:寶瓶口(進水)、魚嘴(分水)和飛沙堰(洩洪)。

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都江堰結構

首先,需要鑿穿玉壘山,將岷江水分流。因為只有將位於關鍵位置的玉壘山鑿出一個口子,使岷江水在東邊分支出去,才可以相應地減少西邊江水的水量,使其無法在成都平原上氾濫,同時也能灌溉東邊地區,緩解土地乾旱缺水的情況。

由於在當時那個時代並沒有什麼可以大面積炸山的火器,李冰便帶領民眾採用最原始的方法,以火燒石,潑冷水使岩石爆裂,再加上人力的穿鑿。最終在玉壘山鑿出了一個大約寬二十米、高四十米、長八十米的山口。因外觀似瓶口,故取名“寶瓶口”。

建造“寶瓶口”之後,岷江被分流為兩條江水,東邊的一部分江水可以灌溉成都平原。

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都江堰寶瓶口

雖然東邊江水可以緩解西邊的壓力,但是由於“寶瓶口”上游的岷江東邊仍舊有玉壘山在,導致江東地勢較高,在枯水季節,岷江江水很難能流入寶瓶口,成都平原仍然得不到長期穩定的灌溉。

其次,為了使岷江江水在枯水季節也能順利流入成都平原,且保持穩定的流量,李冰在開鑿完“寶瓶口”以後,決定在岷江上游修築一個“小閥門”,再一次人工干預將岷江江水分為兩支:一支順著岷江而下,另一支定向流入“寶瓶口”

這個“小閥門”由大量石塊細細密密的擠壓砌成,密不透風,流水順著它的形狀自動一分為二。由於前端的形狀像一條魚的頭部,所以被稱為“魚嘴”。

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都江堰“魚嘴”

“魚嘴”的建成徹底將岷江上游的江水分為東邊和西邊兩條:西邊的江水稱為外江,它沿著岷江順流而下;東邊的江水稱為內江,它直接固定流入“寶瓶口”

由於內江比外江地勢低,每當豐水季節,岷江江水從高處流入低處,江水錶層較清澈的水就會進入內江,而江水底層含有泥沙碎石的濁水就會遺留在外江,這就在很大程度上解決了內江淤泥碎石堵塞的問題。

“魚嘴”工程雖然解決了枯水季節和豐水季節交替所導致的部分淤泥碎石淤塞的問題,但是由於地勢落差實在懸殊,在豐水季節岷江水大量灌入內江,可能給內江乃至成都平原造成進水量過大,以及剩下的淤泥碎石也會導致內江淤積的問題。

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魚嘴解決部分淤泥碎石淤塞問題

最後,為了進一步準確靈敏地控制岷江江水流入“寶瓶口”的水量和沖積而來的碎石泥沙,防止成都平原出現進水量時大時小、不能保持相對穩定的失控情況,李冰計劃在“魚嘴”和“寶瓶口”的中間位置,再開一條洩洪道來分流岷江東邊的江水。於是,動工修建“飛沙堰”,再次把岷江東一分為二。

在修建“飛沙堰”時,並不是一帆風順的。李冰發現疊加沙袋和石塊抵擋不了岷江河床落差過大帶來的巨大水流衝力,而且根本沒辦法在急流裡順利搭建一個堅固的石牆。

他左思右想,考慮到岷江區域多產竹子,可以編織竹籠來盛裝石塊,從而增加一次性投入江中的石塊重量,以免石塊被水流沖走。

於是,李冰組織當地百姓砍竹編織竹籠,編織的竹籠大約寬為2尺、長為3丈,然後在竹籠裡塞滿大石塊和鵝卵石,由大量勞工有序地投入江中。

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李冰治水

在百姓和勞工沒日沒夜的配合下,無數個裝滿大石塊和鵝卵石的竹籠沉入岷江,一層又一層,終於建成了“飛沙堰”。

“飛沙堰”是確保成都平原的富饒能保持至今的關鍵之處。修建“飛沙堰”之後,一旦來到“寶瓶口”的水流量達到上限之後,高出來的水就能全部從“飛沙堰”漫過去,流回原來“魚嘴”劃分的外江水道,這樣就避免了豐水季節水量過大從而淹了成都平原。

同時,岷江江水帶來的泥沙碎石,也會隨著水流被拋入外江,不會堆積堵塞在“寶瓶口”,也不會流入成都平原造成影響。

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都江堰飛沙堰

都江堰工程的建立,沒有人為地去破壞自然資源,而是因地制宜充分利用,把自然資源的特點和人類生活的需要結合起來,把劣勢變為優勢,使自然與人為高度協調統一。

都江堰在這種順水而治的思想指導下獲得了巨大成功,這是全世界迄今為止僅存的一項古代時期的偉大“生態水利工程”。

為什麼都江堰工程能造福千年,卻歷久彌新?

兩千多年的時光彷彿剎那間,都江堰成為了古老的“遺產”,而歷久彌新則讓她不會被收藏,從而成為古老的“活遺產”。

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“活遺產”都江堰水利工程

都江堰能沿襲千代,這得益於李冰在建造完都江堰後,提出的“深淘灘,低作堰”的準則,這是都江堰古傳已久的歲修制度。

“深淘灘”指在都江堰內江的鳳棲窩段河床,在歲修清理河床的淤泥時必須清淘到一定程度。

如果淘得過深,會增加岷江水進入“寶瓶口”的量,會造成成都平原澇災;如果淘得過淺,會減少岷江水進入“寶瓶口”的水量,對來年成都平原的春灌引水造成不良影響。

相傳李冰在都江堰建成以後,在內江區域的河床下面埋著一匹石馬,明代時將石馬改為臥鐵,以此作為深淘標誌。所以清淘內江的淤泥碎石時,要“淘”至能看見河裡埋設的臥鐵。

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深淘標誌“石馬”

“低作堰”指對“飛沙堰”高度的把控,“低”了就在堰上加築“裝石塊和鵝卵石的竹籠”;

但是過於“高”了又會使引入成都平原的水量過大,易造成區域性水害,且會影響“飛沙堰”的排洪、排沙功效。

所以,需要使堰頂高度能控制住“寶瓶口”的引水能夠滿足成都平原的生產、生活、環境需水量。

除了兵荒馬亂人人自危的戰爭年代以外,都江堰每年保持著歲修活動,一直持續到現在。

有的人堅守著歲修制度,在每年的冬春枯水季節,都要組織專門人才去清理都江堰;也有的人革故鼎新,試圖透過逐漸發展的技術來改進都江堰工程,以此減少歲修的壓力、勞力和財力等。

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歲修

他們都保留著最初建設者李冰的理念和設計原則,在都江堰工程原本的基礎上繼續修理和完善,一代又一代守護著都江堰,守護著人民的福祉。

其實,這更像是一種接力和傳承。都江堰之所以千年不衰,正是因為有這樣一種傳承精神,才在千秋接力的維護中,讓都江堰能持續造福世世代代。令她生命力沒有終點,久久“續航”。

當我們後來人看向都江堰,也許在某個陽光明媚的午後,在恍恍惚惚間看見李冰帶領著一大群人在都江堰上敲敲打打,他們的號子聲好像穿越了古今。

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都江堰的修建

這種造福千年的工程,使一代又一代人拉近了距離,讓人能清晰地感受到在兩千多年裡,人們在共享同一個世界。

分類: 文化
時間: 2021-08-09

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