都江堰工程

都江堰工程的科学性

摘要：都江堰水利工程由创建时的分水堤、溢洪道、引水口三大主体工程和百丈堤、人字堤等附属工程构成。它首先保证灌区的引水流量, 同时又能防止眠江水携带的泥沙进入灌区, 而且通过合理地布置引水枢纽中的建筑物能够防止汛期多余的水进入灌区, 从而可使灌区免受涝灾。是全世界迄今为止，年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程。

关键词：都江堰 分水堤 溢洪道 无坝引水

都江堰位于岷江由山谷河道进入冲积平原的地方，它灌溉着灌县以东成都平原上的万顷农田。原来岷江上游 流经地势陡峻的万山丛中，一到成都平原，水速突然减慢，因而夹带的大量泥沙和岩石随即沉积下来，淤塞了河道。每年雨季到来时，岷江和其它支流水势骤涨，往往泛滥成灾；雨水不足时，又会造成干旱。公元前250年左右战国末期秦昭王襄王年代，蜀郡寺李冰组织人民群众，因地制宜，就地取材，用竹、木、卵石修建的一项水利工程，工程历史悠久，规模宏大，布局合理，经久不衰，使成都平原成为“水旱从人，不只饥谨”的“天府之国”。距今已有二千二百多年的历史。

一、 都江堰渠首工程：

我国古代人民和水利工作者，经过与岷江洪水作斗争的实践，认识了水道的自然规律，合理的选择地形，因势利导，巧妙的布置了都江堰渠首工程。主要有：鱼嘴、飞沙堰和宝瓶口三项工程组成。三项工程的布局完全符合现代水利枢纽的原则，加之历代总结的一系列科学管理法规，使都江堰历久不衰，举世闻名。

1、 分水鱼嘴：

分水鱼咀是设在岷江的江心，它把岷江分为外江和内江。外江是岷江的主流，用 于排洪，经乐山至宜宾汇入长江。内江是人造河道，主要用于灌溉，经宝瓶口流入成都平原。 因为分水鱼咀处于岷江弯道处，内江为凹岸，外江为凸岸。枯水季节，水位下降，河面变宽，上游来水主要集中在内江凹岸一侧，此时内江进水量多，占六成，外江来水少，占四成，保证了成都平原冬春枯水期灌水，蓄水需要，洪水期，水流漫滩。水位上涨。由于外江宽度较内江宽，因而流幅宽，水道断面比内江大，所以其主流流势由内江深槽由外江一侧移动。同时，内江河道水面比降又受飞沙堰和宝瓶口束水顶托的影响，水面比降小于外江。此时，外江进水多，占六成。内江进水少，占四成，避免了内江进水过多造成成都平原的水灾。即所谓“分四六，平潦旱”。

由于分水鱼咀位于弯段的中心，利用弯道水流的特性，使得岷江上游河段带来的大量砂石，大部分泄向凸岸的外江而输送到下游河道，进入内江的则是含矿量较小的表层清水。同时，表层流将水面的木材输往内江直至各条渠道。

分水鱼咀是以金刚堤与下游飞沙堰及宝瓶口相连，构成都江堰的整体。靠内江一侧叫内金刚堤，靠外江一侧叫外金刚堤。 现代水利可以利用泄洪闸泄洪、拦河坝挡水灌溉，这与现代的金属冶炼、加工技术，混凝土材料，大型施工机械等有利条件有关。在古代没有这些有利条件的前提下，能做到泄洪和灌溉两不误，鱼嘴的构思确实比较巧妙

2、 飞沙堰溢洪排沙：

飞沙堰江弯道的右岸（凸岸），是一个溢洪排沙的低堰，所以又称飞沙堰溢洪道。

堰顶高出内江河床约2米，顺长120米。用竹笼和大卵石钉砌而成。它的作用是在枯水期拦住江水入宝瓶口去灌溉良田。洪水期排洪进入内江河道的过量洪水和部分进入内江的沙卵石。

飞沙堰顶高低的选择，对飞沙堰洪泻沙的功能影响很大。当飞沙堰的堰顶高程过低，未能使宝瓶口水位达到“旧水则”（古代水位标尺）9划时，不能满足灌溉需要；如果堰顶过高，溢洪作用减弱，使内江来水超过宝瓶口进水量，而形成下游水害。另外，堰顶过高，底层侧向环流的挟沙能力有限，一些较大粒径的推移泥沙不能泻出内江，当堰顶高程使其水位达“旧水侧” （相当于吴凇基面278.0米左右）内江流量达 米3/秒左右，就能满足灌溉用水需要。经过多年实践。目前较为飞沙堰堰顶高程728.0米。 水库的排沙问题是现代水利界一个比较棘手的问题，尤其是中国的黄河上的水库。都江堰的规模虽然没有现代许多大型水库的规模大，但是在当时技能想到这种办法来解决泥沙淤积的办法，可以说是在当时是比较先进的。

3、 宝瓶口引水：

宝瓶口引水口位于内江末端（凹岸），是一个人工开凿的山口，状如瓶颈，故称“

宝瓶口”。口门宽2.0米，河道端面十分狭窄。与飞沙堰溢洪道和人字堤流小槽的溢流宽度相比，宝瓶口相应起到了控制引水流量的作用。根据有关资料，当内江水量2000M3/秒时，宝瓶口进水量虽超过3000M3/秒，宝瓶口进水量只有740M3/秒。宝瓶口侧面的高堆的水面在洪水期发生壅水，产生环流，使一部分推移质泥沙又随飞沙堰排到外江。

宝瓶口引水口与鱼咀分水堤，飞沙堰溢洪道三项主体工程互相配合，即保证引进足够满足灌溉用水需要的水量，又不致引进过多的洪水使灌区造成洪灾，从一九三六年有水文资料以来，宝瓶口进水未超过19.5划，流量未超过800M3鱼咀。飞沙堰，人字堤有岷江使大部分的推移质泥沙排入外江，使内江免于淤积，实际进入宝瓶口的推移质，只占岷江总来沙量的百分之十左右。

现代水利工程一般都是通过控制取水闸的闸门开度来控制取水量，所以当时采利用瓶口的地形来控制流量，是一个创举

4其他工程

百丈堤：位于“鱼咀”前的一条导水顺堤，宽4米，高7米，长820米，控制

了河床的左右摆动。

人字堤：又称第二飞沙堰，宝瓶口14划时溢流，堰宽40米，除了溢洪，飞沙外，收集从内江流下来的木材，另外，它可以起到消能作用，以减小流水对伏龙观离滩的冲蚀。

都江堰这个无引水工程，二千多年来历久不衰的原因，除上述组成都江堰渠首的三项主体工程互相配合，发挥科学的控制作用外，还与都江堰科学的治水经验和管理法则以及都江堰渠首所处的地形，地质水文条件有关，工程充分利用了岷江冲洪积扇的天然地面倾斜，都江堰渠首海拔高730米，渠首段河床比降千分之五，成都市海拔高程500米，灌县至成都60公里，高差230米，地面坡降陡，保证了良好的自流灌溉条件，适当地利用了飞沙堰对岸虎头岩地形，增强了水内环流和侧向输沙能力。宝瓶口是从玉垒山凿开而成，由于砾岩为硅质胶结。岩性十分坚硬，抗冲刷能力强保证了河道横断面十分稳定，

都江堰水利工程充分利用当地西北高、东南低的地理条件，根据江河出山口处特殊的地形、

水脉、水势，乘势利导，无坝引水，自流灌溉，使堤防、分水、泄洪、排沙、控流相互依存，共为体系，保证了防洪、灌溉、水运和社会用水综合效益的充分发挥。都江堰建成后，成都平原沃野千里，“水旱从人，不知饥馑，时无荒年，谓之天府”。其最伟大之处是，建堰两千多年来经久不衰，而且发挥着愈来愈大的效益。都江堰的创建，以不破坏自然资源，充分利用自然资源为前提，变害为利，使人、地、水三者高度协调统一。都江堰工程至今仍发挥着作用。随着科学技术的发展和灌区范围的扩大，从1936年开始，逐步改用混凝土浆卵石技术对渠首工程进行维修、加固，增加了部分水利设施，古堰的工程布局和“深淘滩、低作堰”，因势利导、因地制宜，遇湾截角、逢正抽心等治水方略没有改变，都江堰水利工程成为世界最佳水资源利用的典范。水利专家仔细观看了整个工程的设计后，都对它的高度的科学水平惊叹不已