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        天人合一的水利工程:都江堰

        2017-12-29 00:00:00羅旭洋
        黃河黃土黃種人·水與中國 2017年2期

        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;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。”到了唐代,都江堰又被稱為“楗尾堰”,這是因?yàn)楫?dāng)時(shí)筑堤的材料和辦法主要是破竹為籠,圓徑三尺,以石實(shí)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(jìn)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(gè)互相協(xié)調(diào)、互相作用的整體。正是因?yàn)榫哂羞@樣一個(gè)功能完善,效用優(yōu)越,維護(hù)簡便易行且地點(diǎn)擇優(yōu)的偉大引水工程,經(jīng)歷代勞動(dòng)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(yùn)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(jì),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(hào)為陸海。旱則引水浸潤,雨則杜塞水門”“水旱從人,不知饑饉,時(shí)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(nóng)田。其在成都平原的水利灌溉歷史上,甚至整個(gè)中國農(nóng)業(yè)灌溉及水利工程方面具有極大的歷史意義和參考價(jià)值。

        值得注意的是,在都江堰這項(xiàng)工程興建之前,這片位于成都平原上的灌區(qū)水旱災(zāi)害頻發(fā)。正如《禹貢》說“岷山導(dǎo)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(yuǎn)古有人類活動(dòng)記載以來至先秦很長一段時(shí)間,今成都平原一帶嚴(yán)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(jìn)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(zāi)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?!边@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(dòng)人民智慧的結(jié)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(gè)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(diào)、互相作用,進(jìn)而極大地發(fā)揮了各自獨(dú)特功能,達(dá)到造福于民的效用,更使得成都平原得以“沃野千里,號(hào)為陸海。旱則引水浸潤,雨則杜塞水門”“水旱從人,不知饑饉,時(shí)無荒年,天下謂之天府也”。這里,就以都江堰水利工程的三個(gè)主體部分,即寶瓶口、魚嘴分水堤和飛沙堰為例,嘗試對(duì)都江堰各構(gòu)成部分的獨(dú)特功能及其所發(fā)揮的相應(yīng)作用進(jìn)行簡單論述與分析。

        1.寶瓶口

        寶瓶口是控制內(nèi)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(dāng)時(shí)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(shí)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(jìn)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(gè)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(nèi)江水從百米寬的河道涌向?qū)毱靠冢剿竟?jié)從中流淌經(jīng)過;高峰時(shí)節(jié)則會(huì)由于流量的加大而水位抬高,這時(shí)飛沙堰的設(shè)計(jì)就與寶瓶口相互呼應(yīng)結(jié)合,每當(dāng)內(nèi)江水位抬高并超過內(nèi)河床2.5米時(shí),奔流的江水就會(huì)從飛沙堰溢出,這樣就不會(huì)使進(jìn)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(duì)下游灌區(qū)的防洪起到了良好的保護(hù)作用。

        綜上所述可知,之所以要開鑿修建寶瓶口,是因?yàn)橹挥写蛲ㄓ駢旧剑拍苁贯航軌驎惩o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(shí)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(nóng)田。這是治水患的關(guān)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(yuǎn)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(gòu)成一個(gè)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(nèi)江,外江排洪,內(nèi)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(gè)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(cè)是岷江凹岸,也正是內(nèi)江流經(jīng)的部位,西側(cè)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(yùn)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(duì)它們修筑、加固和保護(hù),形成今日之天然分水堤。而其作用具體體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:

        (1)“二八分沙”。在魚嘴分流的地方,內(nèi)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(shí),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(yùn)動(dòng)的疊加,使得彎道的水流呈螺旋狀運(yùn)動(dòng)。因此利用彎道水流內(nèi)的沙的運(yùn)動(dòng)特性,將引水口設(shè)在凹岸,這樣就能在引水的同時(shí)盡量減少沙的流入,也減少了引水渠系的泥沙淤積,實(shí)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(huì)更多地向河谷的凹岸流去,分水堤就會(huì)將60%的水流引入內(nèi)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(duì)升高,江水水流相對(duì)變直,更多的水向凸岸流去,此時(shí)分水堤就會(huì)將60%的水排入外江,而其余的40%就會(huì)注入內(nèi)江,保證了灌區(qū)不會(huì)被洪水淹沒。

        3.飛沙堰

        為了進(jìn)一步起到泄洪排沙的作用,都江堰在設(shè)計(jì)和建造時(shí)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(shí)候,溢洪道會(huì)自動(dòng)泄洪,使多余的內(nèi)江水流排入外江,從而不至于使內(nèi)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(cè)面的飛沙堰排走,這樣就不會(huì)淤積在寶瓶口的引水道和內(nèi)江的水道。古時(shí)的飛沙堰,是用竹籠裝著卵石堆砌的臨時(shí)工程,時(shí)常會(huì)因沖擊變形,需要人工修補(bǔ);如今已改用漿砌大卵石護(hù)面,厚0.5米,下面是卵石墊底,堰下每隔20米,設(shè)一混凝土隔墻,高2.5米,堰頂高出內(nèi)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(hù)

        除了上述都江堰水利工程三個(gè)主體部分各自的功能及其作用外,其余構(gòu)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(yùn)作的貢獻(xiàn)不可忽視。此外,還應(yīng)注意到的是,在興修都江堰水利工程之后,古人還就此總結(jié)出了一套既合理又科學(xué)的維護(hù)制度,可概括為“深淘灘,低作堰”?!吧钐詾敝械摹盀?,指的是鳳棲窩(飛沙堰對(duì)面淤起的淺灘)的一段河床,每年洪水過后這里會(huì)有沙石淤積,必須經(jīng)常清理修補(bǔ)?!吧钐詾本褪侵该磕隁q修時(shí),河床淘沙要淘到一定深度,淘得過深,寶瓶口進(jìn)水量偏大,會(huì)造成澇災(zāi);淘得過淺,寶瓶口進(jìn)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(biāo)志。“低作堰”是指飛沙堰在修筑時(shí),堰頂宜低作,便于排洪排沙,起到“引水以灌田,分洪以減災(zāi)”的作用。經(jīng)過歷史的推移和實(shí)踐的檢驗(yàn),不難看出這套漸趨完善的維護(hù)制度同樣對(duì)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(guān)重要的作用。

        都江堰,作為中國古代水利文明的獨(dú)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(duì)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(duì)此后中國歷朝歷代封建社會(huì)的政治、經(jīng)濟(jì)和文化也有著深遠(yuǎn)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(guān)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(yīng)轉(zhuǎn)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(rèn)識(shí)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(dòng)調(diào)控,調(diào)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(zhuǎn)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(xué)技術(shù)所倡導(dǎo)的抽象、分析及推理等理念,而更偏向于強(qiáng)調(diào)通過對(duì)事物現(xiàn)象的觀察、理解、總結(jié),再最終予以實(shí)際運(yùn)用這一循序漸進(jìn)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(zhì)的和內(nèi)在的聯(lián)系。都江堰就是從河流水沙運(yùn)動(dòng)的長期觀察感性認(rèn)識(shí)出發(fā),把握其基本規(guī)律,再通過不斷總結(jié),設(shè)計(jì)出一個(gè)鮮有過多人為干預(yù)調(diào)度的引水工程。毫無疑問,這不僅使該工程對(duì)所處區(qū)域的自然生態(tài)環(huán)境等產(chǎn)生的負(fù)面影響趨于最小化,反而還進(jìn)一步大大促進(jìn)了該區(qū)域乃至相關(guān)周邊地區(qū)人類社會(huì)與自然條件的統(tǒng)一協(xié)調(diào)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(gè)水利工程、一處歷史遺跡,而更應(yīng)被視作是包括渠首主體工程、附屬工程與設(shè)施、水工構(gòu)件及工程技術(shù)、水文測量設(shè)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(gòu)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(shí)期使用至今的偉大水利工程,其顯然可以為科學(xué)技術(shù)發(fā)展、歷史遺跡保護(hù)、自然環(huán)境分析等諸多研究課題提供一定的參考價(jià)值。都江堰這一我國古代大型水利樞紐工程,無疑應(yīng)得到更為全面有效的研究保護(hù)和更加合理多樣的開發(fā)利用,使人類社會(huì)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(xiàn)和作用,進(jìn)而更好地造福于民,造福于世。

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