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剪藏-建筑-都江堰:都江堰水利工程的核心原理与设计

#都江堰

都江堰水利工程的核心原理与设计

都江堰的基本设置

  • 岷江分为内江和外江,外江为原河道,内江为开凿河道。
  • 鱼嘴用于分隔内外江。
  • 飞沙堰、离堆、宝瓶口为关键结构。
  • 宝瓶口以下为灌溉成都平原的河道。

治水原理

  • 内外江四六分水方案:内江窄而深,外江宽而浅。
  • 枯水期:内江深,水主要流经内江,外江可能干枯。
  • 汛期:水位上升,外江分到更多水,确保成都平原安全。
  • 飞沙堰二次分水:汛期多余水从飞沙堰流走。

治沙原理

  • 河流弯道处泥沙淤积规律:环抱一侧淤积泥沙,另一侧形成深河道。
  • 都江堰选址岷江弯道,内江为弯曲河道。
  • 第一次分沙:80%泥沙流向外江。
  • 飞沙堰二次分沙:部分泥沙从飞沙堰排走。
  • 宝瓶口旁离堆设计:水流撞击离堆产生回流,少量泥沙被带回飞沙堰排走。

总结

  • 都江堰通过巧妙的分水与分沙设计,实现了治水与治沙的双重功能。
  • 该工程体现了古代水利工程的高超智慧,至今仍在使用。

全文剪藏

三分钟带你读懂都江堰。先来看都江堰的基本设置。这是岷江,在这里分成了内江和外江。外江是原来岷江的河道,内江是开凿的河道。它们中间修筑了一个用于分水的鱼嘴隔开。继续往下,这里是飞沙堰,这里是离堆,这里是宝瓶口。宝瓶口之下就是灌溉成都平原的河道。都江堰的功能包括治水和治沙,它们是如何实现的呢?

先看治水,为了解决岷江汛期淹没成都平原的问题,李冰父子实施了内外江四六分水的方案。这是内外江的截面图,可以看到内江窄而深,外江宽而浅。当枯水期来的时候,由于内江深,水会更多从内江流走,甚至外江干枯了也还能保证内江有水。而当汛期来临的时候,水位上升,更宽的外江反而分到了更多的水。这样第一次四六分水就完成了。

如果汛期水太猛了,没关系,内江到飞沙堰这个位置还会二次分水。飞沙堰的地面只比内江河床高出两米,多出来的水会从飞沙堰流走。汛期也能保证成都平原的安全。

不得不说,都江堰的分水方案实在是巧妙。我国古代很多水利工程都有令人惊叹的创造性的设计,包括郑国渠、灵渠等等。接下来是治沙。都江堰的治沙方案令人拍案叫绝。

如果你有注意观察,你会发现在河流拐弯的地方,被河流环抱的一侧总是会淤积很多泥沙,而河流的另一侧则会形成很深的河道。

这是因为在河流的弯道,水流的横截面会形成一个闭环,表层的水流向河流的外侧,而底层水则会流向被河流环抱的一侧。如此河底的泥沙就会不断地被带往河流环抱的一侧,形成大大小小的沙滩。都江堰就是利用这个原理。都江堰选址在岷江的弯道之处,内江也是开挖成弯曲的河道。内外江第一次分沙的时候,80%的泥沙会流到外江排走。

内江二次分沙在飞沙堰这个位置,又会再把一部分泥沙从飞沙堰排走。

在宝瓶口的旁边,李冰父子又设计了一个离堆。由于宝瓶口突然间缩小,水流速度非常快,水流撞击离堆会产生回流。流经这里的少量泥沙会被重新带往飞沙堰,通过飞沙堰排走。都江堰的二八分沙也就完成了。都江堰这个使用了2000多年的水利工程,是古人高超智慧的结晶。

看完这个视频,我相信你听别人解说了100次都没听懂的都江堰,现在该明白了。

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