剪藏-建筑-都江堰水利工程千年不倒的奥秘

#都江堰

都江堰水利工程的设计与运作原理

地理背景

• 四川东部为四川盆地，西部为川西高原，海拔相差上千米。
• 都江堰位于川西山地与四川盆地的交汇点，岷江从川西山地进入成都平原的关键点。
• 岷江是四川境内最大的河流之一，水量庞大，历史上曾被认为是长江的正源。

都江堰的设计原理

• 一分为二：将岷江分为内江和外江，内江用于灌溉成都平原，外江用于排涝泄洪。
• 四六分水：丰水期外江分流60%水量，内江截取40%；枯水期内江截取60%水量，外江分流40%。
• 鱼嘴分水堤：位于宝瓶口上游，将岷江分为内外江，利用河道宽深差异实现水量分配。
• 深淘滩低作堰：防止宝瓶口堵塞的系统，包括飞沙堰和岁修工程。

飞沙堰的作用

• 弯道环流：利用水流在弯道中的运动特性，将泥沙推向内弯。
• 二级分水系统：内江水量过大时，部分水量越过飞沙堰流向外江，同时排沙。
• 泄洪功能：特大洪水时，飞沙堰被冲垮，内江河道完全通畅，起到泄洪作用。

岁修工程

• 深淘滩：每年枯水期清理洪水留下的沙石淤积，确保都江堰正常运作。

总结

• 都江堰的设计体现了天人合一、顺其自然的哲学思想，使其在数千年中屹立不倒、运转自如。

全文剪藏

设计都江堰的人可真是个天才。一座看似简单的水利工程，却蕴含了无穷的智慧。其中的很多巧妙原理，直至今日，也无人能将其复制运用。

想要了解都江堰，首先要了解四川的地理特征。随着视角拉伸，你会发现四川的东部与西部所呈现的是两种完全不同的地理形态。西部是以山地为主的川西高原，平均海拔在4000至4500米，东部则是相对平坦的四川盆地，海拔在250至3000米，东西的海拔相差上千米。

而都江堰正好处于川西山地与四川盆地的临界点。注意，都江堰所在的位置很特殊，这里不仅仅是盆地与山地的交汇点，这里还是岷江从川西山地进入成都平原的关键点。

岷江是四川境内最大的河流之一，同时也是长江上游的重要支流。在历史上，岷江甚至一度被认为是长江的正源。许多发源于川西山地的河流都需先汇入岷江，最终才能注入长江，东流入海。这也使得岷江的水量极其庞大。

同时，川西山地与四川盆地之间的巨大海拔落差，使得未进入成都平原的岷江像一条悬河般悬挂在二者之间。

在上古时期，每逢夏季洪水泛滥，岷江便变得桀骜不驯，时常在灌县决口，导致东面的成都平原生灵涂炭。直到都江堰的出现，成都平原的水患才得以解决。那么，都江堰是如何驯服桀骜不驯的岷江的呢？

都江堰治理岷江的原理看似复杂，实则可以用“一分为二，四六分水，深淘滩低作堰”这句话来简单概括。

一分为二，指的是将岷江一分为二，划分成内外两江。内江引入成都平原用于灌溉，进入成都平原后，再次一分为二，二分为四，分流成数条江河以扩大流域，用于灌溉耕地。外江则保持原有河道不变，用于排涝泄洪。这样的设计既能化解丰水期时，岷江原有河道无法容纳暴涨水量而导致的决堤隐患，又能解决枯水期时，成都平原因河道稀疏而无法全面灌溉耕地的问题。于是，人们用18年时间，在岷江进入成都的关键点——玉垒山，凿出一条宽20米、高40米、长80米的山口，也就是现在的宝瓶口，用作内江灌入成都平原的入口。

四六分水指的是内江与外江在不同时期分配不同比例的岷江水量。在丰水期，外江需要分流接近60%的岷江水量以遏制洪涝灾害的发生，同时内江截取40%的水量以保证成都平原的正常用水。枯水期则恰好相反，内江需要截取更多的水量来满足成都平原的耕地灌溉。因此，这时需要倒反天罡，将60%的岷江水量引入成都平原，让40%的水量顺流而下。

那么，如何才能让桀骜的岷江实现按需供水呢？这就不得不提到都江堰中最为巧妙的设计——鱼嘴分水堤。鱼嘴分水堤位于宝瓶口上游，其作用是将岷江分为内江和外江，内外江的水流特性各有不同。

如图所示，左侧宽而浅的河道为外江道，右侧窄而深的河道为内江道。

在丰水期，湍急的水流被引入内江河道时，由于河床变深，流速减缓，从而产生阻力。更多的水会选择宽浅的外河道直流而下，使外江达到排洪泄涝的作用。相反，在枯水期，由于内江河道窄而深，更像一个蓄水池，更多的岷江水会优先流入更低洼的内江。同时，分水鱼嘴的位置也经过精心设计，从地图上可以看到，它正好位于岷江拐弯处。相信生活在江河边的朋友通过上述解释，一眼就能明白其中的原理。这里不再赘述，感兴趣的朋友可以在评论区讨论。

最后，深淘滩低作堰，这句话简单来说就是一套防止宝瓶口堵塞的系统。

宝瓶口比内江狭窄，内江水流流经此处时，河道突然变窄，加上离堆对水流的阻拦，会导致沙石沉淀。这些沙石若长期不处理，就会堵塞内江河道，并抬高内江河床，从而导致内外江四六分水的机制失效。

为了解决内江泥沙累积的问题，都江堰的整体工程中修建了一个设施——飞沙堰。飞沙堰的原理其实很简单，相信大家对这样的结构并不陌生。

从图中可见，河湾的内弯处堆积了大量沙石，这种现象称为弯道环流。简而言之，水流在弯道运动时受向心力作用，分为上下两层。上层水流湍急，指向外弯；下层水流则将裹挟的泥沙推向内弯。若内弯附近存在障碍物，便会形成一片沙石堆积地带。

前面我们提到，都江堰的整个岷江河道呈弯曲状态，尤其是内江的弯曲幅度更大。这样的地形天然适合利用弯道环流原理进行冲沙。因此，设计者在分水鱼嘴的尾部设计了飞沙堰。

飞沙堰的构造非常巧妙，它是一座高出河床约两米的矮堤坝，堤坝主体由卵石沉入水下组成。重点在于，飞沙堰还具备二级分水系统的功能。与分水鱼嘴类似，当内江水量过大时，部分水量会轻松越过两米高的飞沙堰流向外江，同时将下层水流裹挟的泥沙抬到外江，从而实现分流排沙的效果。

在遭遇特大洪水时，由于飞沙堰仅由鹅卵石沉入水底搭建而成，巨大的洪水冲击力会将其冲垮，从而使内江河道完全通畅，起到泄洪作用。

此外，深淘滩指的是每年对都江堰进行的岁修工程。在每年的枯水期，人们会清理洪水过后留下的沙石淤积，尤其是飞沙堰前段的河道。只有定期清理淤积的泥沙，才能确保都江堰的正常运作，因此有了“淘滩”的说法。

到这里，都江堰的整套运作原理已经基本介绍完毕。经过我的分析，你是否觉得它并没有那么复杂？

事实上，都江堰的伟大并不在于它的工程结构，而在于古人将天人合一、顺其自然的哲学思想融入其中，使得这座水利工程在数千年的侵蚀下依然屹立不倒、运转自如。你们觉得呢？

来源

• 来源: 设计都江堰的人真是个天才！都江堰因何而伟大？_哔哩哔哩_bilibili
• 作者: #地理董达拉就是我 [[地理董达拉就是我]]
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