川西平原堰渠體系獨(dú)特性初探

胡 肖

(西南交通大學(xué)建筑學(xué)院，四川成都610031)

1 川西平原堰渠體系的構(gòu)成及功用

1.1 渠首工程的構(gòu)成及功用

經(jīng)過2 200多年的演變，都江堰渠首工程現(xiàn)已形成了“魚嘴分流，飛沙堰泄洪排沙，寶瓶口引水”的穩(wěn)定的工程型制(圖1)。

圖1 渠首工程及功能示意圖

1.1.1 魚嘴用于分水、分沙，其位置是關(guān)鍵

魚嘴第一功用是分水：枯水期外江和內(nèi)江分水分別占總水量的40%和60%，豐水期則相反，內(nèi)外江的分水比例對解決枯水期成都平原供水不足，汛期分減洪水十分有利。第二功用是分沙：據(jù)20世紀(jì)70年代的實(shí)測，當(dāng)岷江流量小于1 300 m3/s時，由于魚嘴和江心洲的作用，岷江主流向左偏向內(nèi)江中泓，此時內(nèi)江處于“正面取水”、外江“側(cè)面排沙”的水流形態(tài)；當(dāng)岷江流量超過1 700 m3/s，魚嘴前面的江心灘被淹沒，岷江主流轉(zhuǎn)向外江中泓。由于外江坡降大，流量大，挾沙能力強(qiáng)，70 %～80 %的推移質(zhì)在內(nèi)外江分水口處進(jìn)入外江河道[1](圖2)。

(a)冬春枯水期

(b)夏秋豐水期圖2 岷江河道與都江魚嘴共同作用下的分沙工作原理

魚嘴位置是渠首樞紐的控制點(diǎn)，決定了其他渠首工程設(shè)施的布置，魚嘴位置不能輕易改變。從古至今魚嘴位置是古代水利工程師們刻意的選擇：若魚嘴距離寶瓶口較近，岷江低水位時內(nèi)江引水量太少，不能滿足灌溉用水需要；而汛期洪水帶來的大量卵石堆積在寶瓶口前，使得內(nèi)江干渠在豐水期也進(jìn)水極少。清朝時期四川總督丁寶楨指出： “所謂分水者，必須迎上流偏注水之勢，以定界址，斯分多分少乃有斟酌”(丁文誠公奏稿.卷15.)。

1.1.2 飛沙堰泄洪排沙，其高度是關(guān)鍵

飛沙堰功用是泄洪排沙，但其發(fā)揮受到堰底位置和堰高的制約。在一定引水量的控制下，河道底高程越高，飛沙堰的修筑應(yīng)越高，而堰高易被沖毀。所以古人留下“深淘灘、低作堰”的六字歲修法則。

1.1.3 寶瓶口進(jìn)水，其形狀是關(guān)鍵

寶瓶口是川西平原的永久性進(jìn)水口，以其斷面為瓶狀而得名。瓶狀能限制過多的水進(jìn)入內(nèi)江，寶瓶口口門會出現(xiàn)壅水現(xiàn)象，彎道環(huán)流影響加強(qiáng)，飛沙堰的泄洪排沙能力也得以加強(qiáng)。

1.2 干、支、斗、農(nóng)、毛五級渠系的構(gòu)成及功用

干渠和支渠分別是內(nèi)江分流后的一、二級渠系，多是依托天然河道進(jìn)行整理而成，主要承擔(dān)內(nèi)江灌溉的輸水作用；斗渠是從支渠分流的次級渠系，多由人工開鑿修建，主要承擔(dān)輸水和配水作用；農(nóng)渠和毛渠是內(nèi)江分流后的四、五級渠系，農(nóng)渠從斗渠引水，其水流又分入各級毛渠，此兩級渠系完全由人工開鑿修建，承擔(dān)農(nóng)田灌水作用(表1、圖3)。

表1 各層級渠系功能

圖3 渠系層級拓?fù)鋱D

川西平原分為內(nèi)江和外江兩大灌區(qū)。內(nèi)江灌區(qū)從渠首分流穿行川西平原的骨干河流有四條：即蒲陽河、柏條河、走馬河、江安河，被稱為內(nèi)江四大干渠。外江灌區(qū)分布著金馬河、黑石河和沙溝河三條干渠，每條干渠即一個小型灌區(qū)。由干渠派生出灌區(qū)支渠，支渠派生出斗渠，斗渠派生出農(nóng)渠，農(nóng)渠派生出毛渠，逐級將水引致田間進(jìn)行灌溉，最終形成了川西平原上垂直于等高線的樹枝狀灌溉水系(圖4)。

圖4 都江堰灌區(qū)內(nèi)外江渠系示意(至1950年前)(資料來源：《都江堰史》.譚徐明，2009)

2 川西平原堰渠體系的發(fā)展歷程

2.1 堰渠體系的創(chuàng)建期——戰(zhàn)國至秦漢

都江堰是在戰(zhàn)國末年秦國為統(tǒng)一天下而將巴蜀置為根據(jù)地而修建的。 在這一時期因?yàn)槎冀叩男藿ǎㄎ髌皆暮恿魉蛋l(fā)生了根本性的改變。首先是離堆的開鑿，使得川西平原能夠通過寶瓶口從岷江分水進(jìn)入成都平原；再者李冰“穿”成都二江創(chuàng)造了川西平原新的河流，它們溝通了平原與岷江的水路，使川西平原的灌溉和水運(yùn)交通既有穩(wěn)定的水源支持，又有通暢的洪水通道。

2.2 堰渠體系的完善成熟期——魏晉至唐

都江堰開鑿之初文獻(xiàn)只記述了鑿離堆即開鑿寶瓶口的史實(shí)，而并未對渠首工程的其他兩大工程進(jìn)行記載。到了魏晉時期的渠首樞紐工程已經(jīng)具有類似于魚嘴的分水設(shè)施——堋堰。常璩《華陽國志》記載：“冰乃壅江作堋，穿郫江、檢江、別支流雙過郡下，以行舟船?！避⊙咭云湮恢煤徒ㄖ母叩?，與寶瓶口或其他河工設(shè)施共同發(fā)揮作用以節(jié)制和調(diào)整引水量。

到了唐代，都江堰工程已具有多級控制功能：低水期以分水堰為主，有導(dǎo)流堤起導(dǎo)流和壅水作用；汛期堤堰工程一經(jīng)沖毀，馬上發(fā)揮泄洪作用，與寶瓶口共同限制進(jìn)入川西平原的水量，組成了配合默契的樞紐工程。分水、導(dǎo)流、溢洪綜合功能的堤堰工程的出現(xiàn)，標(biāo)志著都江堰樞紐工程已經(jīng)進(jìn)入了成熟期。除了渠首工程，此時期干支渠系擴(kuò)延也較多，重開了百丈堰，修復(fù)了通濟(jì)堰干渠120 km，將干渠擴(kuò)展至彭山、眉山，新開官渠堰(即今東風(fēng)渠)前身，解玉溪縻栆堰等。

2.3 堰渠體系的穩(wěn)定期——宋代至清朝

《宋史·河渠志》記載，象鼻迎水端寬10尺(約3 m)，中寬150尺(約45 m)，后稍減為130尺(約41 m)；象鼻由7層竹籠堆筑，高約5.5 m。從象鼻分水處至離堆共長250多丈(約750 m)。與今天都江堰渠首樞紐魚嘴的位置和魚嘴至離堆的長度以及高度都基本相近。都江堰在宋代有4條主干渠，其分水位置及干渠經(jīng)行也與今天的可以一一對應(yīng)，宋代的都江堰與唐代有密切的繼承關(guān)系，也為元明清所沿襲。元代的文獻(xiàn)第一次出現(xiàn)“都江堰”之名，當(dāng)時都江堰特指魚嘴分水工程。明代，寶瓶口的名稱也在文獻(xiàn)中第一次被記載。清嘉慶前后都江魚嘴、飛沙堰、人字堤等工程名稱見諸文獻(xiàn)，并沿用至今。

此時期，都江堰干渠以下的渠系迅速覆蓋整個川西平原，特別是清初戰(zhàn)亂之后，隨著經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的恢復(fù)，支、斗、農(nóng)、毛渠系在平原上快速重生并擴(kuò)展。堰渠體系繼承性說明了都江堰經(jīng)過上千年的演進(jìn)已經(jīng)穩(wěn)定。

2.4 堰渠體系的現(xiàn)代化時期——清朝末年至今

清末之后，都江堰受到新材料以及西方現(xiàn)代水利觀念的影響和沖擊。都江堰第一個現(xiàn)代水利規(guī)劃——1939年《都江堰治本計(jì)劃》指出：都江堰在傳統(tǒng)的工程建筑和結(jié)構(gòu)下水量調(diào)配是粗放的，想通過在渠首段取消魚嘴而在內(nèi)外江口建立大型節(jié)制閘永久工程，對灌區(qū)供水實(shí)行總的調(diào)節(jié)；渠首建閘后，平水槽、飛沙堰、人字堤等泄洪排沙設(shè)施廢除。這引起了很多爭議，李儀祉在《灌縣水利之商榷》一文中提到：“砂石有節(jié)制，始可以言改良都江堰本身工事，其舊有規(guī)則應(yīng)以不輕加改革為原則，以其有2 000余年之歷史，必有特優(yōu)之點(diǎn)也。所可改良者唯魚嘴堰堤之構(gòu)造及量水之法制而已”[2]。對渠首改造、工程新建必須慎重是當(dāng)時中外水利科學(xué)家的共識。

現(xiàn)代化后的都江堰，軟筑堰形制變?yōu)榱擞残沃?，傳統(tǒng)的竹籠工被現(xiàn)代的砌石和鋼筋混凝土所替代，都江堰渠系分水處多建現(xiàn)代化節(jié)制閘。

3 川西平原堰渠體系的獨(dú)特性歸納總結(jié)

3.1 獨(dú)特的無壩引水工程型制

黃萬里《論都江堰的科學(xué)價值與發(fā)展前途》(1984年)“應(yīng)該遵守的不是那些古來制定的工程位置和尺度。那些只是表面上的現(xiàn)象，而應(yīng)該借鑒實(shí)質(zhì)性的內(nèi)涵，它們才是先賢啟示后世的治水法則?！?/p>

都江堰以無壩引水這一巧妙的工程型式，用最少的工程設(shè)施運(yùn)用了上千年而基本沒有大的改變。從可持續(xù)發(fā)展的理念上講無壩引水的水利型式有利于流域內(nèi)水資源的公平分配，長久地維持岷江中下游河流的生態(tài)環(huán)境。

都江堰渠首樞紐工程的設(shè)計(jì)理念和建筑技術(shù)與現(xiàn)代的水利工程完全不是一回事，渠首的每處工程都對河道和沿岸地形、水文條件和水利特性給予了充分的尊重和利用，相互配合協(xié)調(diào)運(yùn)作組成了和諧完整的工程體系，而各工程設(shè)施功用又各有側(cè)重，共同決定了都江堰引水、排洪和排沙的能力。

3.2 天然河流與人工河流的合一

川西平原由于自古以來長期的水利活動，其河流已經(jīng)不太能夠嚴(yán)格區(qū)分出天然河流和人工渠道。這種天然河流和人工渠道的合二為一，使得整個川西平原的水系都可以進(jìn)行一定的人工調(diào)節(jié)，而這種調(diào)節(jié)又是真正建立在對自然客觀尊重的基礎(chǔ)之上。堰渠體系與川西平原的歷史，客觀地反映出水利與社會、社會與水利彼此的相互作用。

3.3 堰渠體系對川西平原產(chǎn)生了重大影響

3.3.1 對自然本底的影響

理水調(diào)氣：堰渠體系是對原生水系的梳理，干、支渠對天然枝狀水系的疏淘，斗、農(nóng)、毛渠的人工開鑿修建改變了古蜀盆地地下水的分布，調(diào)節(jié)了河流水量四季的變化情況，由此改變了古蜀盆地原來的沼澤濕地生態(tài)本底，同時這種調(diào)節(jié)也改變了盆地的大氣循環(huán)狀況。

水土相生：堰渠體系的灌溉作用使得川西平原土壤擁有干濕交替的環(huán)境，從而形成了水稻土。堰渠體系的氣候、水土調(diào)節(jié)作用為川西平原農(nóng)耕提供了相對均質(zhì)化的生態(tài)環(huán)境，使得后來川西人居點(diǎn)能夠大量萌生。

3.3.2 對經(jīng)濟(jì)的影響

通過輸排水和灌溉作用，堰渠體系對川西平原的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生了重大影響。隨著堰渠體系的完善和網(wǎng)絡(luò)化，一方面農(nóng)田的單產(chǎn)得以提高，另一方面大多中低產(chǎn)田生產(chǎn)條件得到改善，灌區(qū)面積得以擴(kuò)大。

3.3.3 對社會的影響

都江堰是一項(xiàng)由政府主導(dǎo)的巨大而漫長的工程，政府出資主持每年渠首工程、干支渠的歲修和疏淘，剩下的渠系末端工程多需要居民自行組織進(jìn)行修建和維護(hù)，由此而形成了川西平原民間許多關(guān)于水利的鄉(xiāng)規(guī)民約。在政府統(tǒng)一的水利制度下，農(nóng)戶不必為灌溉問題結(jié)群而居，也不必結(jié)群而斗；在鄉(xiāng)規(guī)民約下，農(nóng)戶相互協(xié)作，共同承擔(dān)堰渠的修建和維護(hù)工作。在此過程中形成的地緣、業(yè)緣瓦解了小農(nóng)經(jīng)濟(jì)時代傳統(tǒng)村落以家族主導(dǎo)的血緣關(guān)系，形成了川西平原村鎮(zhèn)特有的地緣、業(yè)緣社會組織和結(jié)構(gòu)。

3.3.4 對文化的影響

獨(dú)特的江源文明是蜀文化的重要來源，水是蜀文化的根本精神。在堰渠體系的影響下，川西平原的人居環(huán)境與自然達(dá)到了共生共榮的狀態(tài)。堰渠體系深刻影響并形成了川西特色的道家文化，除此之外，堰渠體系還深刻影響了川西平原村鎮(zhèn)文化和民俗風(fēng)情。

3.3.5 對城鄉(xiāng)空間格局的影響

堰渠體系是川西平原的水本底，其對川西平原城鄉(xiāng)空間格局產(chǎn)生了重要影響。渠首工程建立以前，居民不停的遷徙，找到了大型村鎮(zhèn)的選址地——川西平原扇脊；渠首工程建立以后，堰渠體系的擴(kuò)張對村鎮(zhèn)體系的發(fā)展系統(tǒng)性的影響；現(xiàn)代水利工程，由順應(yīng)自然變?yōu)樘魬?zhàn)自然，一是擴(kuò)大了灌溉面積，二是把不適合耕作的區(qū)域也變成了農(nóng)田。不同層級的渠系對城鄉(xiāng)人居環(huán)境空間建設(shè)也產(chǎn)生了影響。

4 結(jié)束語

都江堰是迄今為止年代最久遠(yuǎn)、仍在發(fā)揮重要作用的古老水利工程之一，是以無壩引水和枝狀水系發(fā)育為特征的水利樞紐。該工程改變了古蜀盆地的沼澤濕地生態(tài)環(huán)境，造就了如今的“天府之國”——川西平原。都江堰渠首工程聞名中外，為世人所知，然而，都江堰水利工程的偉大性不只是由渠首工程鑄就的，散布于整個川西平原的干、支、斗、農(nóng)、毛渠系也是其不可或缺的有機(jī)組成部分，同樣發(fā)揮著重大作用。如果沒有渠系的輸水、配水和灌溉，渠首工程就無法發(fā)揮相應(yīng)的作用，只是一個“歷史遺跡”。正是各級堰渠調(diào)配著川西平原的“水資源”狀況，才使得都江堰水利工程兩千多年來依舊運(yùn)行。本文正是通過從城鄉(xiāng)規(guī)劃角度出發(fā)，深入解讀了其構(gòu)成、功用和發(fā)展歷程，說明了都江堰水利工程的科學(xué)性和獨(dú)特性。

[1] 譚徐明.都江堰史[M].北京：中國水利水電出版社，2009

[2] 李儀祉,張任.視察四川灌縣水利及川江航道報告(1937年)[C]//李儀祉水利論著選集.水利水電出版社,1988

[3] 成都市地方志編撰委員會.成都市志·水利志[M].成都:四川辭書出版社,2001

[4] 張蓉.先秦五代成都古城形態(tài)變遷研究[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2010

[5] 許蓉生.水與成都——成都城市水文化[M].成都:四川出版集團(tuán)巴蜀書社,2006

[6] 王昌全,李冰.成都平原土壤質(zhì)量研究[M].北京:科學(xué)出版社,2012