無壩引水,自流灌溉,都江堰爲什麽會是世界級的水利工程?

宇宙天文館 2024-05-18 14:42:44

每年進入汛期時,持續不斷的暴雨彙入本就波濤洶湧的岷江,此時的岷江如同蓄勢待發的惡魔,准備帶著泥沙沖向兩岸道路、農田。

但是,當失控的洪水進入都江堰時,岷江仿佛變了一副模樣,開始變得“溫順”起來,成爲造福兩岸城市的大好江河,而這些轉變要歸功于一座始建于公元前256年的水利工程——都江堰。

在過去長達兩千多年的曆史中,都江堰造福著四川人民,孕育出物阜民豐的天府之國,書寫下水利工程建造史上的“奇迹”。

都江堰到底是如何引水的?爲何能夠做到無壩引水?爲什麽都將都江堰稱爲“偉大的曆史奇迹”?

先是開鑿寶瓶口引水。岷江河床比成都平原高近三百米,因此豐水期岷江可以憑借地勢向成都平原傾瀉而下,導致洪水災害贻害千年,兩岸百姓痛苦不已。

但是等到枯水期時,岷江又會因撞上玉壘山而無法流入成都平原,使得百姓飽受幹旱之災,因此負責治水的李冰需要先解決飲水問題。

想要“愚公移山”顯然是不現實的,因此李冰最終決定鑿開玉壘山,但是在沒有炸藥的情況下,僅靠人工不知道要開鑿到猴年馬月。

經過一番苦思冥想之後,李冰想出了一個妙計。他召集百姓前去山上砍伐樹木,將樹木放置遍布石頭的玉壘山,然後再將石頭點燃。

此時山上石頭的溫度會持續上升,等到石頭被燒得通紅之後,百姓們再將向石頭潑水。基于熱脹冷縮的原理,石頭會陸陸續續破裂。

原本人工開鑿玉壘山大約需要花費30年的時間,但是按照李冰這一方法,僅僅只花了8年就將玉壘山打穿,並且形成一個寬約20公尺的寶瓶口。

因爲寶瓶口並不大,所以水流不會不受限制地流入成都平原。

寶瓶口主要解決將水流引入成都平原的難題,但是受制于地勢較高的江東,江水沒有辦法一直湧入寶瓶口,因此李冰決定人工“造魚嘴”。

魚嘴是一個用竹子編成竹籠、填補鵝卵石形成的人工島,外表看似如同魚嘴,它屹立于岷江的彎道處,直接將岷江分爲內江和外江。

在枯水期時,岷江水位處于較低水平,此時進入魚嘴的水流中有六成的水流入內江,然後通過寶瓶口流入成都平原以滿足用水需求,剩余四成的水流直接流入外江。

等到豐水期時,岷江的水位較高,而魚嘴可以讓六成以上的水流進入外江,以免人口密集的成都平原經受洪澇之災。

這一自動分水的巧妙設計被稱爲“四六分水”,主要解決岷江分流問題,但是這僅僅只是一次分流,都江堰還有二次分流。

一旦水位迅速上漲,此時的寶瓶口將起到攔截水流的作用,而水流無法進入寶瓶口之後,水面就會持續上升。

等到水面高度高于飛沙堰高度時,水流會漫過飛沙堰進入外江,這將起到二次分洪的作用。

但是,一項水利工程想要長盛不衰不僅要能治水,還要能治沙。

泥沙淤積會直接擡高河床,使得洪水有更好地條件沖向兩岸。

比如近期北京永定河洪災也與泥沙淤積有一定關系,永定河上遊途經黃土高原,因此永定河會攜帶大量泥沙,而等到進入平原之後,隨著流速變緩,大量泥沙淤積,導致河床高度不斷上升。

如果沒有做好泥沙淤積清理工作,那麽等到進入汛期的河流水位暴漲中,河流隨時有可能會改道並且沖向兩岸,進而引發極其嚴重的洪災。

都江堰的巧妙之處恰恰在于保證“治沙”的持續性,這是都江堰造福千秋的原因之一。

都江堰采用彎道環流水流分沙原理,當水流抵達彎道時,在離心力的影響下,凹岸的水位較高、水壓較大,而凹岸則相反,凹岸底部的較爲渾濁的水流會直接流向凸岸。

因此,在魚嘴處,表層清澈的水流會直接流入內江,而底層渾濁的水流會直接流入外江,這就起到避免含有大量泥沙的水流進入寶瓶口的作用。

等到水流抵達寶瓶口時又會迎來二次排沙,此時水流正在經過彎道,而流速越快、回流作用越大,甚至可以將幾十斤乃至一百斤的石頭甩至飛沙堰。

當然都江堰的作用不止于此,還具有一定的防務意義。

1940年,彼時正在經曆抗日戰爭的成都炮火連天,多架日軍轟炸機正在成都的上空蓄勢待發。

它們的任務是摧毀都江堰“大壩”,日軍的設想是炸掉都江堰即可以將中國大後方四川毀于一旦,但是讓日軍驚掉下巴的是,都江堰竟然沒有大壩,而這恰恰是都江堰最精妙的設計。

在魚嘴、寶瓶口和飛沙堰這三大主體工程的巧妙布局下,造福世代的都江堰就此形成,而成都平原也因此實現洪水不淹,成爲沃野千裏的富饒之地。

從都江堰的布局便會發現,從頭到尾李冰都是順著地形地勢設計的,這將古代“天人合一”的思想體現得淋漓盡致,也是人與自然和諧共生的完美诠釋。

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