都江堰的原理及设施作用（都江堰作为千年奇迹）

我国工程建设的技术，自古以来都很强大，只是在近代发展的过程中出现了短暂的断层。

很多古代修建的设施，我们至今都在使用，你们知道有哪些吗？

比如京杭大运河、都江堰、坎儿井等。

古代修建的设施代表都江堰

都江堰有什么特别之处？为什么它能够使成都成为“天府之国”？它的修建过程如何？为何至今还能使用？接下来我们就来了解一下，作为千年奇迹的都江堰，是凭借什么样的工作原理，造福人类两千年的？

千年奇迹都江堰

我国属于多山川、多河流的国家，就长江和黄河就有无数条支流。

中国自古就受到这些水文的影响，由气候造成的旱涝灾害对当时的农业发展有致命的危害，因此为了治水，才有了很多后人为人称颂的伟大水利工程。

长江三峡工程是当今世界上在建的最大水利枢纽工程

• 为治理岷江的水患

其中岷江作为长江上有重要的支流，其流域面积达到135882平方公里，有126280平方公里都在四川。

从古代的诗歌和文章中，我们能够了解到当时作为蜀地的四川盆地和周边地区，山体十分陡峭。

正如李白在《蜀道难》中描述的：上有六龙回日之高标，下有冲波逆折之回川。

在四川境内有很多崎岖的高山，但是穿过这些高山之后，就会看到由江河冲击而成的平原。

航拍成都平原

话说平原的经济会发展得更好，但是在修建都江堰之前，一遇到洪涝，整个成都平原都是一片汪洋大海，所以几乎很难发展。

要知道四川作为盆地，气候属于亚热带季风气候，很多农作物基本上都是水稻，尤其是成都平原。这些水稻的生长和成熟季节在夏秋两季，而此时也是岷江洪水多发的季节。

被岷江洪水淹没的城市惨状

都江堰在那时候还叫做“湔堋”，属于青藏高原和成都平原的过渡地带。所以岷江自上而下，直接冲向都江堰。当时的人们面对来势汹汹的洪水，几乎一点办法都没有，完全是“人或成鱼鳖”的惨状。

但是岷江并没与因为发洪水将整个成都平原全部覆盖，而是迎面撞上了玉垒山，所以岷江水只能绕开它向南进军，这就导致成都平原西部地区洪水多发，但是东部地区却十分干旱。

玉垒山公园

都江堰的修建

直到战国末期，秦昭王意识到巴蜀地区的重要战略地位，于是派出上知天文、下知地理的李冰担任蜀郡太守。公元前256年，李冰上任后的第一件事，就是决定根治岷江水患，发展当地农业，为秦国统一中国创造经济基础。

李冰父子铜像

都江堰的三大部分及其工作原理

李冰带着他的儿子向当地有丰富治水经验的农民一起商议，他们一边总结前人经验，一边对当地的地形和水情进行实地考察，最后决定将工程的位置选在岷江穿越山地后和平原交界的玉垒山。

• 都江堰的作用

整个工程位于岷江的上游和中游之间，对流经下游中下游地区的河流起到了阀门的作用，可以很好的控制河流的走向、水流的多少以及泥沙的含量。

都江堰水利工程俯瞰图

这一工程的主要目的就是要将岷江进行分流，我们前面也提到由于玉垒山的阻挠导致成都平原出现东旱西涝的现象。因此进行分流后，就可以缓解西部地区的洪灾，又可以在东部地区引水灌溉，可以说是两全其美的事。

都江堰水利工程主要分为三大部分，宝瓶口进水口、鱼嘴分水堤和飞沙堰溢洪道。每一个部分都发挥着各自的作用，将整个工程串联起来，才能起到重要的作用。

都江堰工程示意图

• 都江堰三大部分的工作原理

第一部分宝瓶口进水口的修建，是为了能够将玉垒山打通，把岷江水引到东边，并减少西边的水流量。这一步可以说是治理水患的关键，不过万事开头难，怎么打通玉垒山就是一个难题了。那时候还是冷兵器时代，也没有发明出火药，所以不能直接炸山。但是玉垒山的岩石十分坚硬，光靠人工挖掘肯定不能实现。

好在李冰对这方面的知识足够了解，他利用“火烧水浇”的方式，先用大火烧石头，然后再用冷水浇。岩石受到一热一冷的冲击后，就会爆裂，最后终于在玉垒山上“炸”出了一个宽20米、高40米、长80米的山口。由于这个洞口酷似瓶口，所以被称作“宝瓶口”。

宝瓶口鸟瞰图

第二部分就是鱼嘴分水堤的修建，鱼嘴的修建主要是为了弥补宝瓶口开口不大的缺点。

因为岷江东部的地势较高，所以能够流经宝瓶口的水并不多。当时没有现代的技术可以调整流经宝瓶口的水流量，所以只能想办法让岷江自动调节水流量。

于是李冰决定在岷江上游，离玉垒山不远的江心修建分水堤坝，可以再将江水分为两支。

一支向东流入宝瓶口，被称为内江，一支向西顺江而下，被称为外江。

由于这里的水流很湍急，所以李冰用大竹笼装满石头沉入江底，堆成一个小岛，因为形似鱼嘴由此而得名。李冰当时选择这个堤坝的位置时，主要用到了河流的弯道环流的原理。

鱼嘴提现了古代人李冰的智慧

因为内江位于岷江凹岸，而外江位于岷江凸岸。经过鱼嘴的分流后，就可以将凹岸的泥沙从环流的底流半到凸岸推积成遇回扇，而且还有一部分泥沙在江心继续推积形成江心洲，后来才能修建成金刚堤。

在冬季和春季的枯水期，岷江水位低时，就会有60%的江水流入窄且深的内江，40%的水流向宽且浅的外江。而在夏季和秋季的洪水期，岷江水位变高后，又会将60%的水流向外江，剩下40%的水流向内江。

“分四六，平潦旱”

这就是鱼嘴分水堤的“四六分水”，它不仅可以做到分水，而且还可以分沙，其中有80%的沙石会流入外江，20%流入内江，于是也就有了“二八分沙”的说法。

第三部分也就是飞沙堰溢洪道，这个地方的修建是为了保证内江不再因为洪水造成灾害。它的位置就被安排在鱼嘴分水堤的尾部，并且靠近宝瓶口的地方。

李江在溢洪道之前修建了一个弯道，把江水形成环流。然后同样也是用竹笼装石头的方式，将堰顶填出超过河床大约2米的高度。

俯瞰飞沙堰

这样一来超过堰顶的洪水就会被带到外江，而由于落差的原因，这些漫过堰顶的水流会在外江形成漩涡，并且因为离心作用，泥沙和石头也会跟着来到外江，所以才会被称为“飞沙堰”。正是由于都江堰水利工程的修建，成都平原才能最终成为平原，从过去的“人或成鱼鳖”的蜀地，变成沃野千里的“天府之国”。

都江堰的岁修

都江堰自修建至今，已经造福人类两千年，这个工程有一个最大的特点就是完全遵循河流本身的流动属性，并且没有破坏自然规律。而它之所以可以存在这么长的时间，也是因为它带来的便利让后来人两千年来没有间断地进行岁修。

都江堰景色

在汉灵帝时期，就设置了“都水椽”和“都水长”维护水利工程。宋朝还制定了施行至今的岁修制度，确定每年冬春枯水和农闲时进行岁修，主要是将水道中的竹笼结构进行修缮，并且将堆积的泥沙清理掉，这个过程被称为“穿淘”。当时李冰为了测量内水的深度，放置了三个石桩人像，以“枯水不淹足，洪水不过肩”来确定水位，并将石马放在江心中，穿淘的深度就以挖到的石马为准。

到了明代，就将石马用三根一丈长的卧铁代替。如今还将用竹笼搭建的鱼嘴分水堤，换成了钢筋混凝土的结构，使其更加牢固，不过传统的编竹笼也仍然在沿用中。

现用来参观的卧铁

现在都江堰水利工程成为世界上年代最久、唯一留存并且一直在使用的，用无坝引水为特征的水利工程。

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