都江堰工程設(shè)計及其影響的思考

樊翠芳 邵雪春

摘 要：都江堰工程巧妙地利用了岷江的自然環(huán)境，比較合理地進行渠首建筑物的布局，施工、維修因地制宜，由此而發(fā)揮出它持久而巨大的效益。此外，在長期的歷史實踐中，都江堰工程積累了深厚的水利技術(shù)經(jīng)驗，并由此而形成了獨特的都江堰治水文化。

關(guān)鍵詞：都江堰;工程設(shè)計;治水文化

公元前256年，秦國蜀守李冰創(chuàng)建了長江流域水利開發(fā)的第一項巨大工程—都江堰。在建成2000余年后，都江堰至今仍在發(fā)揮著社會、經(jīng)濟與環(huán)境、生態(tài)等多種效益。

一、都江堰的設(shè)計

都江堰樞紐由魚嘴、飛沙堰、寶瓶口以及百丈堤、金剛堤、人字堤等部分組成，其中主要工程是魚嘴、飛沙堰和寶瓶口三大部分。這些工程的位置、結(jié)構(gòu)、尺寸、高低、長短、寬窄、方向、角度等的安排，與岷江河床走勢、不同季節(jié)上游的來水來沙變化等相互結(jié)合，共同組成一個有機的、完善的整體，達到巧妙地引水、分水、泄洪、排沙等目的。

魚嘴與其上游的百丈堤及其下游的內(nèi)、外金剛堤聯(lián)合作用，可自動將岷江上游的水流，按照豐水期“內(nèi)四外六”、枯水期“外四內(nèi)六”的比例，分引入灌區(qū)，其工作的原理，滿足彎道水流“大水走直、小水走彎”的規(guī)律;而魚嘴的位置，便是處于水流中泓線左右偏轉(zhuǎn)的一個臨界點上，這也是歷史上魚嘴位置屢有變遷的原因之一，目的就是要適應(yīng)不同時期上游來水條件的變化。

飛沙堰位于內(nèi)金剛堤與人字堤之間，其堰頂高程較這兩堤為低，當(dāng)內(nèi)江水量超過需要時，水便會從堰頂溢入外江;同時，飛沙堰筑成微彎的形狀，與其上游的內(nèi)江河段形成一微彎的河道形態(tài)，水流挾帶的泥沙在彎道環(huán)流作用下，從凸岸的飛沙堰頂翻出，進入外江。飛沙堰的工作原理符合彎道環(huán)流中凹沖凸淤的水沙運動規(guī)律，飛沙堰與寶瓶口的布局滿足“凹岸引水，凸岸排沙”的條件。

寶瓶口是都江堰灌區(qū)的總?cè)∷冢彩嵌冀邩屑~中起控制引水量作用的工程，它與魚嘴、飛沙堰巧妙配合，能自動穩(wěn)定進入灌區(qū)的水量，以達到枯水期或枯水年保證成都平原的灌溉用水，豐水期或豐水年不致使灌區(qū)水量過多、泛濫成災(zāi)的目的。

以魚嘴、飛沙堰、寶瓶口為主的都江堰各組成部分，相互配合，相互作用，結(jié)成一個有機的整體，共同達到自動引水、自動分水、自動泄洪、自動排沙、定點沉沙等目的，完成該工程的多目標(biāo)任務(wù)。它能有效而巧妙地把自然規(guī)律中的一些因素控制和調(diào)動起來，為我所用，達到最佳的工程效果。

二、科學(xué)設(shè)計的巨大作用

古往今來，一切水利工程，歸根結(jié)底，不外乎為了控制、調(diào)度水沙，工程的關(guān)鍵性、工程的成敗得失，都取決于此。在我國著名的古代水利工程中，有相當(dāng)一部分是因為對泥沙問題的處理不當(dāng)或失效，使工程最終毀于泥沙的淤積，尤其是黃河流域的工程更是如此。都江堰工程長盛不衰的重要原因之一，就是它有效地處理了泥沙問題。都江堰工程對泥沙的巧妙處理，是該工程科學(xué)性的一個極為重要的體現(xiàn)。都江堰所在的岷江河道由山谷進入平原，突然展開，水緩沙停;這里河道流量大，坡度陡，推移質(zhì)泥沙多，如果處理不好，就會損壞工程，造成災(zāi)害。對此，歷代人民在實踐中不斷探索水沙運動規(guī)律，把治水與治沙有機地結(jié)合起來，巧妙地解決了泥沙的定點沉積與排除問題。

三、都江堰的現(xiàn)實和文化意義

都江堰工程創(chuàng)建后，引發(fā)了強烈的社會歷史效應(yīng)?！妒酚洝ず忧酚涊d：“蜀守冰鑿離碓，辟沫水之害;穿二江成都之中，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。”可見，都江堰工程的創(chuàng)建，使此前旱潦頻仍的成都平原一躍而成為“天府之國”。這足以表明都江堰的巨大作用及由此而產(chǎn)生的巨大社會效應(yīng)?！疤旄畤钡某霈F(xiàn)，證明了都江堰灌區(qū)的水利開發(fā)對于全國社會政治與經(jīng)濟的重大意義。

都江堰工程的興建，使得成都平原不論是在分裂還是在統(tǒng)一時期，都是重要的經(jīng)濟中心。例如三國時期的蜀國，依靠都江堰灌區(qū)，一度與吳、魏抗衡，并且?guī)锥瘸霰性瑩碛邢喈?dāng)堅實的兵力和物質(zhì)儲備。正是看到了灌區(qū)重要的經(jīng)濟地位，所以諸葛亮“以此堰農(nóng)本，國之所資”，十分熏視對都江堰工程以及灌區(qū)的管理維護，“以征丁千二百人主護之，有堰官”。到了唐代，益州的繁富，與當(dāng)時全國的經(jīng)濟名都揚州并駕齊驅(qū)，號稱“揚一益二”。

四、都江堰的治水文化

都江堰工程2000余年技術(shù)經(jīng)驗的不斷積累，維修管理制度的不斷完善，以及灌區(qū)人民的不斷參與，最終促進了都江堰治水文化的形成與發(fā)展。這一文化有如下幾個重要的特征。

（一）長期的歷史實踐中產(chǎn)生發(fā)展

包括都江堰的工程結(jié)構(gòu)、工程技術(shù)以及維修管理制度在內(nèi)的一系列治水文化的因素，都是在實踐中產(chǎn)生，又在實踐中不斷發(fā)展，遵循了“實踐、認識、再實踐、再認識”的一個由低級而高級的發(fā)展過程。實際上也是我國古代傳統(tǒng)科學(xué)技術(shù)的特點。與西方近代以來的科學(xué)技術(shù)不同，我國古代科學(xué)技術(shù)不是對單個事物進行抽象的分析、演繹、推理等，而更多地側(cè)重于對事物現(xiàn)象的觀察、總結(jié)與理解，注重實際，注重實用，帶有強烈的感性思維的特點。在技術(shù)上，表現(xiàn)為對方法與手段的不斷修正與調(diào)整，使之逐漸接近真理。都江堰作為我國古代科技思想中系統(tǒng)觀的具體產(chǎn)物，就是這種優(yōu)勢的一個實證。

（二）“天人合一”觀念的具體表現(xiàn)

人類要生存發(fā)展，必須要順應(yīng)自然規(guī)律，然而如果一味地做自然的溫順的奴隸，人類又會失去其生存與發(fā)展的起碼保障?！疤烊撕弦弧笔侨伺c自然間關(guān)系的一種理想境界。都江堰工程既不修筑攔斷岷江的堰壩，又不設(shè)立取水調(diào)水的控制閘門，在無任何人為干預(yù)（如開閘、引水、泄洪等）的情況下，能夠自動地、自如地調(diào)配水量，枯水季節(jié)有足夠的水量進入灌區(qū)，洪水季節(jié)又能將多余的水量排出外江，達到“分四六、平潦旱”的目的，使灌區(qū)內(nèi)“水旱從人，時無兇年”。這是建立在對工程樞紐及灌區(qū)所在地自然環(huán)境、河道條件、地貌地質(zhì)、水流泥沙等多種因素充分認識的基礎(chǔ)之上的。更為重要的是，工程延綿2000余年，不僅沒有對岷江河道、樞紐所在的周邊地區(qū)以及灌區(qū)內(nèi)產(chǎn)生任何生態(tài)與環(huán)境的負面效應(yīng)，反而促進了整個成都平原生態(tài)效益、環(huán)境效益、社會效益、經(jīng)濟效益的進一步提高與協(xié)調(diào)發(fā)展。它是符合今天全球提倡的“人與自然和諧共處”、“可持續(xù)發(fā)展”等理念的楷模。

（三）奧妙與平凡集于一身

樞紐工程的布局、巧妙的水沙處理，蘊含著深刻的科學(xué)道理，然而這些道理，卻是以淺顯平凡的形式表現(xiàn)出來。長期積累的治水經(jīng)驗與技術(shù)規(guī)范，不是以深奧難懂的“規(guī)定”、“標(biāo)準(zhǔn)”等形式出現(xiàn)，而是以朗朗上口的都江堰“三字經(jīng)”、治水“八字格言”等形式，一代代地口耳相傳，使群眾易于掌握與理解，從而深深地扎根于平民的土壤之中，這是保證都江堰工程長盛不衰的重要原因之一。都江堰工程的巨大經(jīng)濟效益，使灌區(qū)群眾能自覺自愿地投入到歷年的管理與維護之中，加之施工維護的技術(shù)規(guī)范與要求淺顯易懂，施工技術(shù)易于掌握，使得都江堰工程不像有些古代大型水利工程一樣，或因人力財力的局限、或因工程技術(shù)的局限而難以有效進行歲修維護，終于湮廢。都江堰維修管理的實施手段是群眾性的，在群眾的主動參與下，代有更新，代有發(fā)展，連綿不絕，長盛不衰。

都江堰是中華民族智慧的結(jié)晶，是我國傳統(tǒng)治水文化的一顆璀璨的明珠。它不僅是中華民族的財富，也是全人類共同的財富。