都江堰水利工程原理 都江堰水利工程基本原理
大家知道,四川是个盆地,四面都是高山包围,中间是成都平原。除了长江从西向东横贯而过这个盆地以外,还有好几条大江大河从四面的高山上横冲而下,汇入长江。其中一条,就是都江堰所在的岷江。
岷江基本上是在四川偏西一点的位置,从北向南汇入长江的。岷江从北向南进入平原的出山口,在灌县,也就是后来修都江堰的地方。
那么岷江自北向南到了修都江堰的地方,具体的地形是,在江的东岸有一个玉垒山,这个山向西伸出来了一块,结果导致这个地方,一个是水流喘急,容易发大洪水;再有一个,就是导致水流偏西,把东面挡住了,造成下游西涝东旱。这个所谓“东旱”的“东”,就是东南方向的成都平原。
二、李冰修筑的都江堰三个工程及其基本原理。
李冰修筑都江堰的时间,是在秦国统一中国的前夜。当时秦国先已经吞并了蜀地,当时有个秦国大臣的计划是通过蜀地为中转站,沿着长江,去抄楚国的后路,灭掉楚。然后就任命李冰为蜀地的郡长,来经营蜀地这个中转站。
作为郡长的李冰,看到岷江这个祸害,就是要变废为宝。怎么个变法呢?就是从岷江出山口,具体就是刚才说的这个玉垒山做文章。
第一,他把玉垒山向西伸进岷江的这一块山尾巴,用人工开凿岩石,给拦腰截断,形成一个向东的分水口,也就是都江堰工程的第一部分------宝瓶口(留在江心的那一块山体,就叫做“离堆”)。有了宝瓶口,岷江一分为二,可以分一部分江水向东,灌溉成都平原了。
第二,但是由于宝瓶口上游的岷江,江的东岸有山(玉垒山),地势东高西低,那么在枯水期,江水就不爱往东面流,成都平原就得不到灌溉。怎么办呢?那就搞第二个工程,就是沿着留在江心的“离堆”向上游方向,修筑一个几百米长的大堤,这个大堤就叫做“金刚堤”,金刚堤迎着上游江水的头部,就叫做“鱼嘴”。
现在一般把这个工程统称“鱼嘴”。那么,从“鱼嘴”到“离堆”之间的金刚堤,就等于把岷江水进一步一分为二,西面的原有岷江河道,叫做“外江”;东面的河道,叫做“内江”。
其中“内江”有人工导流渠的意思,每年到了枯水期,就组织人工,对“内江”进行掏挖,挖得比外江低,这样,就解决了枯水期江水不爱流入宝瓶口的问题。
另外,由于内江被挖得比外江深,那么当丰水季节的时候,江水的表层(清水)会抢进内江;而江水的底层(浊水)就会流入较高的外江。【案:据说这个符合现代流体力学的什么原理,这个我不懂。】这就在很大程度上解决了泥沙淤塞内江的问题。
第三,“鱼嘴”工程解决了枯水期的问题,和丰水期的部分泥沙淤塞问题,但还没完。因为还有丰水期可能给内江乃至成都平原造成水量过大的问题,以及剩下的泥沙对内江淤积问题。解决的方案,就是都江堰的第三个工程------飞沙堰。
飞沙堰实际上是在金刚堤最靠近离堆的地方,故意留出一段凹槽,所谓的堰,和堤的共同点,都是挡水的。但其别就在于,堤,必须保证水流不得漫过;而堰,就是又档水,还又让水能漫过去。飞沙堰神奇的地方就在这里。
宝瓶口很狭窄,在丰水的季节,内江的水位必然涨得很高,那么,高出来的水,就全都从飞沙堰漫过去,流回到原来的水道,也就是外江了,这就保证丰水季节大水不至于淹了成都平原;另一个妙用在于,宝瓶口上游内江东岸是“S型”的,大水冲到这里,直接撞到半挡着的玉垒山体岩壁,就会翻滚,下层泥沙翻上来,翻过飞沙堰,翻到外江里。
这又解决了剩余泥沙的淤积问题。据说几吨重的大石头都会翻滚过去。
所以从视频和照片上看,飞沙堰简直狗屁都不是,就是个乱石滩,但没想到居然有这么神奇的功效。
三、都江堰工程的功效。
从功用上讲,都江堰大概有这么几个特点:
第一,都江堰引来的水,总共惠及下游川西平原四十多个县,一万多平方公里,一千万多亩田地旱涝保收,从此四川出现沃野千里。这个收益可就太大了。
第二,都江堰是两千多年前修筑的,但是至今仍然发挥功效,这个在世界历史上绝无仅有。
第三,都江堰因势利导,朴实无华。都江堰的修筑,虽然也耗费了十几年的时间,而且以后历朝历代每年都要组织人对内江进行掏挖疏浚。但是相比于它发挥的功效,这个成本收益比来得太合算了。
从介绍都江堰的视频上看,都江堰一点儿都不宏伟,也不壮观,看不出什么“人定胜天”的奇迹,游人们大多朝着都江堰周围留下来的一些文物古迹和公园去了。没有专业人士指点,游人看不出都江堰本身有什么神奇之处。网上好多游客留的帖子,居然说去都江堰玩了一圈,半天没看出什么道道来。这倒是说明了一个道理,就是都江堰暗合“无为”。
