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都江堰——世界水利史上的璀灿明珠


一、工程概况

战国末期的公元前256年,秦国蜀郡守李冰主持修建了举世闻名的水利工程——都江堰。2275年来,都江堰以其历史悠久、布局合理、效益显著、经久不衰成为世界水利史上的伟大奇迹。经过历代水利先贤特别是中华人民共和国成立后水利工作者对都江堰的持续治理和管理,目前都江堰水利工程已控灌四川省7个市(37个县市区),灌溉面积已达1089万亩,灌区人口总量已达2300万人,社会经济总量占四川省的1/3,都江堰已成为四川省社会经济发展的重要基础支撑。2000年被联合国教科文组织列入世界文化遗产名录,2018年被国际灌溉排水委员会列入世界灌溉工程遗产名录。

都江堰渠首工程由鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口三大主体工程和金刚堤、人字堤、外江闸、工业拦水闸等附属工程组成。三大工程布局合理,巧妙配合,相辅相成,顺应山势、河势、水势,充分利用弯道环流,分江分水、排洪排沙、引水限洪协调运行,成为世界上著名的无坝引水自然分流工程。

二、三大主体工程

1.鱼嘴

鱼嘴位于金刚堤的顶端,是都江堰的分水工程,因其形如鱼嘴而得名。鱼嘴屹立于岷江江心,把岷江分成内外二江。西边是外江,是岷江的正流,主要作用是泄洪排沙。东边沿山脚的叫内江,是人工引水渠道,主要作用是引流灌溉。

鱼嘴金刚堤因其巧妙地配合了地形、水势,具有在枯、洪季节不同水量的情况下自动调节内外江分水比例的神奇作用。枯水季节时,上游来水水量较小,流速较缓,内江河床低于外江河床,河水便由高到低流入内江,此时内江分水六成,外江四成,对灌溉有利;洪水季节时,外江因其是正流,河床宽于内江,而且更加笔直,上游来水量陡增时,河床宽度影响大于河床深度影响,大量洪水便直冲入外江,这时外江分水六成,内江四成,对防洪有利。这就是所谓的“分四六,平潦旱”的含义。

鱼嘴另一个功效就是显著的排沙功能,根据弯道环流的原理,清水总是顺着凹岸走,泥沙总是淤积在凸岸,于是流入内江便是更为清澈的表层水,而底层80%的泥沙就直接冲向凸案进入外江,这就是所谓的“二八分沙”。

2.飞沙堰

飞沙堰是位于金刚堤末端的侧向溢流堰,其上连内江,下连外江,长240米,高2.15米,是确保成都平原不受水灾的关键。在经过鱼嘴第一次分洪后,进入内江的水量依然过多的情况下,水位一旦越过了飞沙堰的堰坎,飞沙堰便会开始溢流。如遇特大洪水等非常情况,飞沙堰会自行溃堤,让大量洪水回归岷江正流。因其正好位于内江弯道末端的凸岸、虎头岩对岸,洪水进入内江后,沿弯道直冲虎头岩,形成强大的挑流作用,洪水夹杂着底部的泥沙越过飞沙堰排走,而且洪水越大,其携带沙石的能力越强,排沙效果也越好,最多可以将进入内江的两成砂石再进行“二八分沙”,保证最终进入宝瓶口内江总干的水质含沙量只有极少的4%。

3.宝瓶口

宝瓶口是位于飞沙堰下游120米处,人工开凿玉垒山形成的峡口,其状如瓶颈,系内江灌区引水“咽喉”。宝瓶口左岸是玉垒山,右岸岩体隔内江与玉垒山而峙,称为“离堆”。峡口长36米,平均宽度20.4米,高18.8米。宝瓶口狭窄的过水断面,既能引水灌溉,又能控制过多的洪水进入灌区,是成都平原的防洪屏障。枯水时节,飞沙堰的堰坎能将足够的水流关入内江,满足下游灌溉;而洪水时,宝瓶口因过水断面狭窄,能通过的水流量有限,过量洪水便会在离堆前壅高水位,进而产生的回流到达飞沙堰处,一旦翻过飞沙堰的堰坎便能越过飞沙堰而排走,这便是飞沙堰与宝瓶口的“完美合作”。

三大工程充分利用了天然的地理环境,各自发挥着特有的作用,而又巧妙配合、相辅相成,使都江堰渠首完成了引水、排沙、泄洪的任务,历经千年不衰,成为世界水利史上一颗璀璨明珠。