水利奇迹都江堰 秦国高科技工程(图)

发表:2022-08-01 15:35
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都江堰(16:9)
都江堰不会影响船只往来,货物可以自由通行运输。(示意图/图片来源:Adobe Stock)

都江堰神奇的设计

凿山引水

成都平原是中国西南部山区最大的平原,面积1.88万平方公里。这里是亚热带的气候,土壤肥沃,是种粮食的好地方。在都江堰建成之前,西藏发源的水从山上冲下来时,被成都平原西部的玉垒山挡住,就在外面流入到了岷江。玉垒山虽然防止洪水冲入成都平原而变成汪洋大海,可是却挡住了水流向成都平原北边,让这些地方没有水,而成都平原南部呢?当岷江水稍微大一点,又洪水氾滥。怎么办呢?古人想到,在玉垒山这个地方开山引水,把岷江水向东引出一部分,这样就保证北部有水灌溉,南部又因为北部的分水而不会洪水氾滥了。

玉垒山可是非常坚硬的,可不是想开就能开的。不过,这并不能难倒都江堰的设计师、战国时代秦国水利工程专家李冰

一开始开凿时,开山的铁钎子一砸下去就弯了,让李冰很是头疼。后来,一位石匠想出了一个好办法:先在岩石上开一些槽线,再在槽线和天然的石缝里填满干草树板,将它们点燃,使岩石变得很热,再泼上冷水,让石头自己爆裂开,这样开凿起来省劲多了。李冰肯定了这个办法,让大家干起来,整个工地便燃起烈火,巨石的爆烈声充斥着山谷,果然,开凿的进度大大地加快了。巨石嶙峋的玉垒山终于被劈开,凿开的山口,宽约20米,称之为宝瓶口。其右侧是一堆从玉垒山里崩下的岩石,这就是有名的离堆。之后,李冰命人挖掘出一条20宽、40米深、80米长的引水河,将岷江水引出。

开山后,那么接下来的任务就是分水和排沙。

双重二八排沙

治水必先治沙,因为江水冲刷带下来的泥沙如果不排走,那么经过几十年沉积下来,泥沙就又会堵死运河口了。

古人早就聪明地意识到水和沙石由于质量不同,所以在流过弯道时走的边不同。在江水拐弯的地方,20%的泥沙顺着河道外侧走,这里也叫内江,80%的泥沙则是顺着河道内侧走,这里叫做外江,整个原理叫做二八排沙。如此一来,水带下来的泥沙绝大部分顺着岷江流走了。即使这样,20%的沙石还是太多了,很快就会将宝瓶口和运河给塞上。

李冰发挥起了天才设计师的功力,李冰巧妙地在河水中心建造一个小岛,叫金刚堤,金刚堤最前面叫鱼嘴。这样就又人工地增加了一个弯道。根据弯道泥沙二八分沙原理,外江20%的泥沙里又有80%流入岷江,这样真正流入运河方向的泥沙只有20%*20%=4%左右了,人工就可以清理了,是不是很妙啊?

但是这样一来,流入宝瓶口的水不就太少了吗?李冰又建造一个小岛叫人字堤,在中间设计了一个低矮的堤坝,叫做飞沙堰,这个飞沙堰的设计真是绝妙,它既能蓄水又可排沙。

水量大时,水和泥沙就会漫过飞沙堰流入岷江,水小时泥沙就落在飞沙堰,还有一部分泥沙在飞沙堰和宝瓶口打转,最终也会落在飞沙堰,不会堵住宝瓶口和运河。

四六分水

李冰胸有成竹,早勘测好了此地地势西高东低,他利用此条件设计出了四六分水。刚刚提到的金刚堤、飞沙堰、人字堤又派上了用场。

内江河床低于外江,在冬、春枯水季节,岷江水位较低,分水堤让约40%的江水流入外江,而60%的江水流入内江进入宝瓶口,保证了灌区的用水量。夏、秋洪水季节,岷江水位相对升高,分水堤又将60%的江水排入外江,40%的江水注入宝瓶口,这样就保证不会造成洪水氾滥。

而飞沙堰呢,则保证在水小时,像一道堤坝挡住江水,让水流入内江;而水大时,水流则可以没过飞沙堰,流入外江。

深淘滩低做堰

每年冬季枯水期,不种地的时节,民众把宝瓶口积累的泥沙挖掉,挖出的泥沙呢?可以堆积在飞沙堰上,因为江水的冲刷会使飞沙堰流失一部分沙石,正好用挖出的沙石补上,只是不要堆太高,低于金刚堤和人字堤就行了,这叫岁修。如果遇到战乱时节,十数年不修也能维持使用。再有,都江堰还不会影响船只往来,货物可以自由通行运输。而且每年春夏运行期间也不需要航运管理,像现代用电子系统监视控制,这么精巧的设计,其智慧程度简直可以说神啦。

责任编辑:岳尔

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