天人合一的水利工程：都江堰

都江堰是中國古代最偉大的水利工程之一，有“湔堋”“湔堰”“金堤”“都安大堰”等古稱，如《水經(jīng)注》中就記載：“江水又歷都安縣……李冰作大堰于此，壅江作??；堋有左右口，謂之湔堋……俗謂之都安大堰，亦曰湔堰，又謂之金堤?！钡搅颂拼冀哂直环Q為“楗尾堰”，這是因為當時筑堤的材料和辦法主要是破竹為籠，圓徑三尺，以石實中，累而壅水，即用竹籠裝石，稱為“楗尾”。直到宋代，《宋史》中才第一次明確提到都江堰：“永康軍歲治都江堰，籠石蛇決江遏水，以灌數(shù)郡田?！?/p>

都江堰位于岷江由山谷河道進入沖積平原的地方，即今四川省成都市都江堰市城西，是分岷江水灌溉成都平原及其相鄰區(qū)域的引水工程，距今已有2200多年的歷史。其沿江自上而下，分別為百丈堤、魚嘴、金剛堤、飛沙堰、人字堤和寶瓶口，而作為主體部分的魚嘴分水堤、飛沙堰和寶瓶口這三者之間配合緊密，無疑組成了一個互相協(xié)調、互相作用的整體。正是因為具有這樣一個功能完善，效用優(yōu)越，維護簡便易行且地點擇優(yōu)的偉大引水工程，經(jīng)歷代勞動人民不斷地完善修葺，使其從秦代完工之后直至今天都起到了較為良好的灌溉、防洪以及航運等作用。正如《史記·河渠書》所載：“此渠皆可行舟；有余則用溉浸，百姓饗其利。至于所過，往往引其水益用溉田疇之渠，以萬億計，然莫足數(shù)也?！庇纱丝磥?，這真是成都平原得以“蜀沃野千里，號為陸海。旱則引水浸潤，雨則杜塞水門”“水旱從人，不知饑饉，時無荒年，天下謂之天府也”的重要原因之一。

都江堰水利工程主體部分

眾所周知，都江堰灌溉著今灌縣以東成都平原上的萬頃農田。其在成都平原的水利灌溉歷史上，甚至整個中國農業(yè)灌溉及水利工程方面具有極大的歷史意義和參考價值。

值得注意的是，在都江堰這項工程興建之前，這片位于成都平原上的灌區(qū)水旱災害頻發(fā)。正如《禹貢》說“岷山導江”，相傳禹是川西人，還有蜀王“開明決玉壘山，以除水害”的傳說。由此可見，從遠古有人類活動記載以來至先秦很長一段時間，今成都平原一帶嚴重的水害現(xiàn)象并未得到有效控制及緩解。直到秦昭襄王五十一年（公元前256年），秦滅西周后命李冰為蜀守，進而命其主持興修水利工程以緩解，甚至解決成都平原長期存在的水旱災害。如《史記·河渠書》中記載：“于蜀，蜀守冰鑿；離堆，辟沫水之害；穿二江成都之中。”這就是日后造福于民的偉大水利工程，即都江堰。都江堰是我國古代勞動人民智慧的結晶，工程沿江自上而下，可以分為百丈堤、魚嘴、金剛堤、飛沙堰、人字堤和寶瓶口。正是這樣一個以魚嘴分水堤、飛沙堰和寶瓶口三者為主體的典范型水利工程，其各部分之間互相協(xié)調、互相作用，進而極大地發(fā)揮了各自獨特功能，達到造福于民的效用，更使得成都平原得以“沃野千里，號為陸海。旱則引水浸潤，雨則杜塞水門”“水旱從人，不知饑饉，時無荒年，天下謂之天府也”。這里，就以都江堰水利工程的三個主體部分，即寶瓶口、魚嘴分水堤和飛沙堰為例，嘗試對都江堰各構成部分的獨特功能及其所發(fā)揮的相應作用進行簡單論述與分析。

1.寶瓶口

寶瓶口是控制內江流量的咽喉之地，因形狀像瓶口而得名。寶瓶口左是玉壘山，右是離堆。據(jù)《史記》可知，確由李冰所開。而當時條件，只能用鋼釬和鐵錘，采用這樣的辦法開鑿山體工程量實在太大，李冰在這種情況下，想出了火燒水澆的辦法，利用熱脹冷縮的原理使巖石崩裂疏松，進而開鑿，大大減少了工程量。歷經(jīng)8年，終于在玉壘山開鑿出了一個寬20米，高40米，長80米的山口，把開鑿玉壘山分離的石堆叫作“離堆”。另外，寶瓶口是由人工開鑿的一通山峽，玉壘山被一分為二，其間留出了20米的入水口，內江水從百米寬的河道涌向寶瓶口，平水季節(jié)從中流淌經(jīng)過；高峰時節(jié)則會由于流量的加大而水位抬高，這時飛沙堰的設計就與寶瓶口相互呼應結合，每當內江水位抬高并超過內河床2.5米時，奔流的江水就會從飛沙堰溢出，這樣就不會使進入寶瓶口的流量太大，威脅下游灌區(qū)的安全，岷江流量越大，引入寶瓶口的流量比例越小。寶瓶口的這種自然控制功能，對下游灌區(qū)的防洪起到了良好的保護作用。

綜上所述可知，之所以要開鑿修建寶瓶口，是因為只有打通玉壘山，才能使岷江水能夠暢通無阻地流向東邊，從而減少西邊江水的流量，使其不再泛濫，同時也解決了東邊地區(qū)的干旱，使江水流入旱區(qū)，灌溉旱區(qū)的農田。這是治水患的關鍵環(huán)節(jié)，也是都江堰工程的第一步。

2.魚嘴分水堤

寶瓶口引水工程完成后，雖然起到了分流和灌溉的作用，但因江東地勢較高，江水難以流入寶瓶口，因此又在離玉壘山不遠的岷江上游和江心筑分水堤，用裝滿鵝卵石的大竹籠放置在江心構成一個形如魚嘴的狹長小島，而正是魚嘴將岷江分隔出了外江和內江，外江排洪，內江通過寶瓶口流入成都平原。

金剛堤是魚嘴后部延伸向下游至飛沙堰溢洪道的大堤，長800米，寬75～120米，起著隔江逼水的作用，從分水堤與金剛堤位于河床中心位置分析，這個堤的建造，主要是利用了河流的彎道環(huán)流的原理形成的。其東側是岷江凹岸，也正是內江流經(jīng)的部位，西側是岷江的凸岸，也正是外江流經(jīng)的部位。這里的彎道環(huán)流的表流流入凹岸，把凹岸被侵蝕的和過境的大量泥沙，由環(huán)流的底流再搬運到凸岸堆積成迂回扇，其中一部分泥沙在江心堆積形成規(guī)模宏大的金剛堤，泥沙在洲頭不斷堆積、延伸，加之人工不斷對它們修筑、加固和保護，形成今日之天然分水堤。而其作用具體體現(xiàn)在以下兩個方面：

（1）“二八分沙”。在魚嘴分流的地方，內江處于凹岸，外江處于凸岸，根據(jù)彎道的水流規(guī)律，表層水流流向凹岸，底層水流流向凸岸，因此隨洪流而下的沙石大部分隨底層水流流向外江。這里水流流經(jīng)彎道時，由于重力和離心力的共同作用，斷面形成橫向環(huán)流，也稱為副流。橫向環(huán)流與縱向主流運動的疊加，使得彎道的水流呈螺旋狀運動。因此利用彎道水流內的沙的運動特性，將引水口設在凹岸，這樣就能在引水的同時盡量減少沙的流入，也減少了引水渠系的泥沙淤積，實現(xiàn)了水沙分離。

（2）“四六分水”。每到枯水季節(jié)，岷江水位較低，這樣主流的水就會更多地向河谷的凹岸流去，分水堤就會將60%的水流引入內江，40%的水流分向外江，保證了灌區(qū)的用水量；而豐水季節(jié)，岷江水位相對升高，江水水流相對變直，更多的水向凸岸流去，此時分水堤就會將60%的水排入外江，而其余的40%就會注入內江，保證了灌區(qū)不會被洪水淹沒。

3.飛沙堰

為了進一步起到泄洪排沙的作用，都江堰在設計和建造時又在分水堤與離堆之間修筑了一條長200米的溢洪道流入外江。一方面，在水量較大的時候，溢洪道會自動泄洪，使多余的內江水流排入外江，從而不至于使內江所經(jīng)的灌區(qū)受洪；另一方面，河道利用江水沖擊水底的巖壁產(chǎn)生的旋流沖力，將泥沙從河道側面的飛沙堰排走，這樣就不會淤積在寶瓶口的引水道和內江的水道。古時的飛沙堰，是用竹籠裝著卵石堆砌的臨時工程，時常會因沖擊變形，需要人工修補；如今已改用漿砌大卵石護面，厚0.5米，下面是卵石墊底，堰下每隔20米，設一混凝土隔墻，高2.5米，堰頂高出內江河床2米左右，上游坡降比1∶5，下游1∶50。

都江堰水利工程附屬工程與維護

除了上述都江堰水利工程三個主體部分各自的功能及其作用外，其余構成部分如溢洪道，也“各司其職”，共同為都江堰這一偉大工程的長期正常運作的貢獻不可忽視。此外，還應注意到的是，在興修都江堰水利工程之后，古人還就此總結出了一套既合理又科學的維護制度，可概括為“深淘灘，低作堰”。“深淘灘”中的“灘”，指的是鳳棲窩（飛沙堰對面淤起的淺灘）的一段河床，每年洪水過后這里會有沙石淤積，必須經(jīng)常清理修補?！吧钐詾本褪侵该磕隁q修時，河床淘沙要淘到一定深度，淘得過深，寶瓶口進水量偏大，會造成澇災；淘得過淺，寶瓶口進水量不足，難以保證灌溉。為此，相傳李冰才在河床下埋石馬，作為深淘標志?！暗妥餮摺笔侵革w沙堰在修筑時，堰頂宜低作，便于排洪排沙，起到“引水以灌田，分洪以減災”的作用。經(jīng)過歷史的推移和實踐的檢驗，不難看出這套漸趨完善的維護制度同樣對都江堰這種大型水利工程的長期存在及不斷發(fā)展起到了至關重要的作用。

都江堰，作為中國古代水利文明的獨特創(chuàng)造，是最具東方文明特色的水利工程。該工程自興修至今，對成都平原所流經(jīng)區(qū)域百姓的生產(chǎn)生活產(chǎn)生了很大的影響，乃至對此后中國歷朝歷代封建社會的政治、經(jīng)濟和文化也有著深遠的意義。

都江堰水利工程從中國科技思想史發(fā)展的角度來看，是中華傳統(tǒng)文化中天人合一思想的具象化表現(xiàn)，體現(xiàn)了中國古人在處理人與自然二者關系上的卓越思想與高度智慧。一方面，人與自然和諧統(tǒng)一，平等共處，人類要尊重自然的演變規(guī)律；另一方面，自然資源又可以在一定條件下做出相應轉換從而為人們所改造和利用，為人們的生產(chǎn)生活創(chuàng)造一些條件并提供一些便利。具體到都江堰水利工程而言，古人就是在充分認識了解了這里的水道、水流、泥沙等一系列規(guī)律之后，通過無壩引水的方式來自動調控，調節(jié)水流，控制泥沙，讓自然資源及自然環(huán)境在一定條件下得以轉換，從而為人們所加以利用。另外，都江堰水利工程明顯區(qū)別于西方科學技術所倡導的抽象、分析及推理等理念，而更偏向于強調通過對事物現(xiàn)象的觀察、理解、總結，再最終予以實際運用這一循序漸進的思考探究過程，從而更能反映事物與事物之間存在的本質的和內在的聯(lián)系。都江堰就是從河流水沙運動的長期觀察感性認識出發(fā)，把握其基本規(guī)律，再通過不斷總結，設計出一個鮮有過多人為干預調度的引水工程。毫無疑問，這不僅使該工程對所處區(qū)域的自然生態(tài)環(huán)境等產(chǎn)生的負面影響趨于最小化，反而還進一步大大促進了該區(qū)域乃至相關周邊地區(qū)人類社會與自然條件的統(tǒng)一協(xié)調發(fā)展。

因此，都江堰水利工程可以說是我國水利史上一處歷史悠久、意義重大的水利遺產(chǎn)工程。作為我國古代水利工程的典型代表之一，都江堰不僅僅只是一個水利工程、一處歷史遺跡，而更應被視作是包括渠首主體工程、附屬工程與設施、水工構件及工程技術、水文測量設施等一系列科技手段和文明象征的綜合體。其中，都江堰渠首主體工程是都江堰水利遺產(chǎn)的本體，其他則構成都江堰水利遺產(chǎn)的外延，而這些均是都江堰作為水利遺產(chǎn)工程的重要組成部分。都江堰，作為一處自我國先秦時期使用至今的偉大水利工程，其顯然可以為科學技術發(fā)展、歷史遺跡保護、自然環(huán)境分析等諸多研究課題提供一定的參考價值。都江堰這一我國古代大型水利樞紐工程，無疑應得到更為全面有效的研究保護和更加合理多樣的開發(fā)利用，使人類社會和自然環(huán)境之間的聯(lián)系愈發(fā)緊密，也更能發(fā)揮其自身的巨大貢獻和作用，進而更好地造福于民，造福于世。