舉世無雙的水利工程
——都江堰之謎

●邱俊霖 文 趙天 編

“水旱從人，不知饑饉，沃野千里，世號陸海，謂之天府也?！北蔽旱乩韺W(xué)家酈道元在《水經(jīng)注》中引用東漢李膺的《益州記》如此盛贊四川的一處水利工程。這項偉大的“超級工程”便是位于四川省成都市都江堰市城西，始建于戰(zhàn)國時期且至今仍在使用的大型水利工程——都江堰。

災(zāi)害頻發(fā)的古蜀地

如今有著“天府之國”美譽的成都平原，在先秦時期曾是旱澇災(zāi)害頻發(fā)之地，而這一切都是由岷江和成都平原的自然條件導(dǎo)致的。

岷江是長江上游水量最大的一條支流，發(fā)源于四川與甘肅交界的岷山南麓，流經(jīng)四川盆地西部，最后在四川省南部的宜賓市匯入長江，全長793千米。由于岷山山脈總體向東南傾斜，坡度很大，平均坡度達(dá)到了4.83%，全河落差非常大，相對于地勢較低的成都平原東部地區(qū)來說，岷江就是一條名副其實的地上懸江。

就以現(xiàn)在的都江堰為例，其距離成都大約50千米，而地勢落差竟達(dá)到了273米。加上岷江的主要水源來自山勢險峻的萬山叢中，支流大多是由山間嶺隙溢出，一到成都平原，水速突然減慢，因而夾帶的大量泥沙和巖石隨即沉積下來，抬高甚至淤塞了部分河道。

恰恰四川盆地降雨量大且集中，每逢雨季，岷江的水量便會暴漲，江水向著地勢較低的東部平原區(qū)域溢出，來勢兇猛，在許多地區(qū)形成汪洋般的水患。而一到枯水季節(jié)，岷江之水引用不便，成都平原又面臨著無水可用的尷尬境地，往往容易遭受旱災(zāi)，顆粒無收。

公元前316年，秦國出兵吞并了巴蜀，蜀地的水旱災(zāi)害引起了秦國君主的重視。秦昭襄王五十一年（公元前256年），李冰被任命為蜀郡太守。李冰上任后，便下決心要根治岷江的水旱問題，發(fā)展四川農(nóng)業(yè)，造福成都平原，為秦國統(tǒng)一天下創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。

都江堰工程示意圖

旱澇保收的天府之國

李冰的整體規(guī)劃是對岷江進(jìn)行分流，即在前人治水的基礎(chǔ)上再從岷江出山處開鑿一條人工河道，將岷江的水順著河道引入成都平原東部，這樣不僅可以解決岷江河水泛濫的問題，還能夠引水灌溉東部地區(qū)的廣袤良田，達(dá)到變害為利的目的。

于是，修筑人工引水河道也就成了工程的第一步。當(dāng)時岷江出山口的東岸有座湔山（今名灌口山、玉壘山），要開鑿河道就必須打通湔山。

然而湔山是一座石頭山，在沒有火藥的戰(zhàn)國時期，將其鑿穿談何容易？

可古人自有辦法：用火將巖石燒熱后再澆上涼水，使巖石爆裂后再進(jìn)行開鑿。經(jīng)過努力，終于在湔山末端鑿出了一條寬約20米、高約40米、長約80米的河道。因為鑿出來的河口形似瓶口，于是人們將其稱為“寶瓶口”。而湔山鑿穿后分離出來的那部分山體被叫作“離堆”。

開鑿了寶瓶口后還有一個問題，因為岷江東岸的地勢較西部要高，流入寶瓶口的江水還是難以滿足需求。為了解決這個問題，古人在寶瓶口靠上的岷江彎道中心位置修筑了一道分水堰，將裝滿鵝卵石的大竹籠放在江心灘地上，建成了一個約800米長的狹長小島。如此一來，江水便被分為了兩支，一支是順岷江干流而下的外江，另一支是被分水堰阻隔后被迫流入寶瓶口的內(nèi)江。由于分水堰前端的形狀像一條大魚的頭部，所以被稱為“魚嘴”，在魚嘴以下的長堤被稱為“金剛堤”。

為了發(fā)揮內(nèi)江的導(dǎo)流功能，古人又將內(nèi)江的河床挖得窄而深，外江河床則相對寬而淺。這樣的話，在水位較低的枯水季節(jié)，水流到了魚嘴處后便順勢流入河床較低的內(nèi)江，六成以上的水流便能順著內(nèi)江流向成都平原，保證了平原地區(qū)的生產(chǎn)和生活用水。

寶瓶口

由于分水堰前端的形狀形似一條大魚的頭部，所以被稱為“魚嘴”。

而洪水來臨時水位較高，河道較寬的外江能夠接受更多的水量。即使水位漫過了魚嘴，內(nèi)江的離堆也能夠成為第二道天然的分水堰，將大部分的水流阻隔在狹窄的寶瓶口外端。在這樣精妙的設(shè)置下，六成的洪水都順著外江流走，避免了東部區(qū)域遭受洪災(zāi)。這種利用地形分配水量的巧妙設(shè)計被稱為 “四六分水”。

此外，都江堰選址于岷江出山口的彎道位置，根據(jù)自然規(guī)律，流體的速度越大，壓強越小。而靠近內(nèi)江的河流彎道外側(cè)的水流速度是大于靠近外江的內(nèi)側(cè)水流速度的，由于壓強小，江面另一端的水便從外江一側(cè)壓向內(nèi)江一側(cè)，這樣的流動會在水體內(nèi)形成漩渦，下層的泥沙會被壓向外江。到了魚嘴處，金剛堤一阻隔，近八成的泥沙便自動由外江一側(cè)排走了，這種設(shè)計被稱為“二八分沙”。

為了進(jìn)一步控制流入寶瓶口的水量，古人又在金剛堤的尾部靠近寶瓶口的地方修建了“飛沙堰”，內(nèi)江的地勢較飛沙堰河道要高，而且飛沙堰堰頂較低，當(dāng)寶瓶口流量超過上限時，水流便能順著堰頂排入外江。同時，飛沙堰還是一個泄洪的臨時工程，如遇到特大洪水，它還會自行潰堤，讓大量江水直接匯入岷江干流。

此外，既然名為“飛沙堰”，這個河道的另外一個功能就是排沙。前面說到，雖然魚嘴能夠?qū)崿F(xiàn)“二八分沙”，可終究還是會有少量泥沙進(jìn)入內(nèi)江。同樣因為內(nèi)江地勢高、飛沙堰地勢低，水流在這里形成一個回旋流，表層的水經(jīng)過回旋流入寶瓶口，而水流下面的大石頭和泥沙則因為離心力作用會被帶入飛沙堰，確保了內(nèi)江通暢。飛沙堰的存在，既保證了引水區(qū)有足量清水，又解除了洪澇威脅。

為了便于每年冬春枯水時對堆積在飛沙堰的少量泥沙進(jìn)行掏挖疏浚，人們還鑿制了石馬安置于江心，每年石馬顯露的時候，便說明到了該疏浚河道的時候。

寶瓶口進(jìn)水口、魚嘴分水堤、飛沙堰溢洪道這三大主體工程構(gòu)成了宏大的都江堰水利工程體系，它巧妙地利用地形和水勢，變害為利，使成都平原成為了旱澇保收的天府之國。

造福至今

秦蜀郡太守李冰建堰初期，都江堰被叫作“湔堋”，這是因為都江堰緊靠湔山，而那時周圍的主要居民是氐羌人，他們把堰叫做“堋”，所以都江堰就叫“湔堋”。三國時期，蜀漢在都江堰地區(qū)設(shè)置了都安縣，都江堰也因此被稱為“都安堰”。從宋代開始，人們才把整個都江堰水利系統(tǒng)概括起來，稱之為“都江堰”，并一直沿用至今。

都江堰修成后得到歷朝歷代的重視和保護(hù)。三國蜀漢時期，諸葛亮專門設(shè)兵護(hù)堰，并設(shè)立了專職的堰官負(fù)責(zé)工程的日常管理維護(hù)，從那以后，歷朝歷代都設(shè)立了專職的官員來管理都江堰。

隨著時間的推移，都江堰的農(nóng)業(yè)灌溉效益也越來越被世人倚重。到漢朝時，都江堰灌區(qū)已從秦朝的郫縣到成都一線發(fā)展到彭縣、廣漢、新都一帶，灌溉面積達(dá)“萬頃以上”?！稘h書·地理志》提到成都平原時稱“民食稻魚，無兇年憂，俗不愁苦。”到唐朝時，益州大都督高士廉又廣開支渠，灌田面積繼續(xù)擴大。到了清朝時，都江堰的灌溉范圍達(dá)到了14個州縣約300萬畝。

當(dāng)然了，在歷代的維護(hù)過程中，人們也對都江堰進(jìn)行了技術(shù)革新，自李冰始建都江堰以來，人們一直以竹籠裝卵石結(jié)合木樁來構(gòu)筑金剛堤以及飛沙堰，但這種結(jié)構(gòu)很容易被急流沖損，每年都需要加以整修，人們將其稱為“歲修”。可隨著都江堰灌區(qū)的發(fā)展，維修的工作量也越來越大。

到了元朝的至元年間，歲修中的重點維修工段竟達(dá)到了133處之多，僅僅是竹籠便需要更換上萬個，而歲修所需的勞力和物資都是向灌區(qū)農(nóng)戶攤派得來的。為了減少民眾負(fù)擔(dān)，當(dāng)時的四川肅政謙訪使吉當(dāng)普便提出想法，用永久性工程代替簡易的竹籠結(jié)構(gòu)。

在吉當(dāng)普的主持下，從至正元年（1335年）十一月開始，人們花了5個月時間，用鐵漿砌石條的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的竹籠卵石方式，對都江堰進(jìn)行了整修維護(hù)，并首次鑄造了“萬六千斤”的鐵龜代替魚嘴。這次維修工程采用的都是當(dāng)時最先進(jìn)的鐵石材料建筑，是都江堰歷史上非常重大的改革。

在隨后的明清兩代，人們先后四次采用鐵石結(jié)構(gòu)大修都江堰工程。鐵石結(jié)構(gòu)的優(yōu)點很明顯，更能抵御水流的沖擊，因此不需要“歲修”?？伤娜秉c也很明顯，以往的竹籠結(jié)構(gòu)可以就地取材，鐵石結(jié)構(gòu)所需的冶鐵以及石料取材不便，因此耗費巨大。且鐵石結(jié)構(gòu)的使用壽命也不過幾十年，總體算下來，其相對于竹籠結(jié)構(gòu)并無很大優(yōu)勢。

新中國成立后，對都江堰的主體工程以及所有分水堤、導(dǎo)水堤和渠岸都以混凝土進(jìn)行了加固和保護(hù)，都江堰的維修問題才得以長久性解決。同時，都江堰灌溉渠系也得到了系統(tǒng)整修和大力發(fā)展，灌溉區(qū)域也擴大到了1000多萬畝，成為目前世界上灌溉面積最大的水利工程。

2000年，都江堰與青城山共同被列入“世界遺產(chǎn)名錄”。都江堰在不破壞自然環(huán)境的前提下充分利用自然資源，成為了全世界迄今為止年代最久、唯一留存、以無壩引水為特征的宏大水利工程，充分展現(xiàn)了中國人民與自然和諧相處的生態(tài)智慧！

都江堰夜景