都江堰作为中国古代最伟大的水利工程,历经数千年,至今仍发挥作用,那么这座古老的设施到底厉害在哪些方面呢?李冰是怎么把它设计出来的?
都江堰坐落于誉为天府之国中国四川,公元前272年30岁的秦国人李冰接到秦昭王之命修建都江堰这一伟大工程,李冰父子邀集了许多有治水经验的农民,对地形和水情作了实地勘察,决心凿穿玉垒山引水。当时凿山可没有我们今天这么方便,计算炸药量和埋放位置,把石头拉走就行了。按当时条件,只能用钢钎和铁锤,而采用这样的方式,凿开湔山至少需要三十年。李冰在这种情况下,居然想出了火烧水浇的方式,利用热胀冷缩的原理使岩石迸裂疏松,进而开凿。历经八年,终于在玉垒山凿出了一个宽20米,高40米,长80米的山口,取名为“宝瓶口”,把开凿玉垒山分离的石堆叫“离堆”。之所以要修宝瓶口,是因为只有打通玉垒山,使岷江水能够畅通流向东边,才可以减少西边的江水的流量,使西边的江水不再泛滥,同时也能解除东边地区的干旱,使滔滔江水流入旱区,灌溉那里的良田。这是治水患的关键环节,也是都江堰工程的第一步。
2鱼嘴与金刚堤
宝瓶口引水工程完成后,虽然起到了分流和灌溉的作用,但因江东地势较高,江水难以流入宝瓶口,李冰父子又率领大众在离玉垒山不远的岷江上游和江心筑分水堰,用装满卵石的大竹笼放在江心堆成一个形如鱼嘴的狭长小岛。鱼嘴把汹涌的岷江分隔成外江和内江,外江排洪,内江通过宝瓶口流入成都平原。金刚堤是鱼嘴后部延伸向下游至飞沙堰溢洪道的大堤,长800米,宽75~120米,起着隔江逼水的作用,文献[6]中提到,“从分水堤与金刚堤位于河
床中心位置分析,这个堤的建造,主要是利用了河流的弯道环流的原理形成的。其东侧是岷江凹岸,也正是内江流经的部位,西侧是岷江的凸岸,也正是外江流经的部位。这里的弯道环流的表流流入凹岸,把凹岸被侵蚀的和过境的大量泥沙,由环流的底流再搬运到凸岸堆积成遇回扇,其中一部分泥沙在江心堆积形成规模宏大的江心洲(金刚堤),泥沙在洲头不断堆积、延伸,加之人工不断对它们修筑、加固和保护,形成今日之天然分水堤。”
二八分沙:在鱼嘴分流的地方,内江处于凹岸,外江处于凸岸,根据弯道的水流规律,表层水流流向凹岸,底层水流流向凸岸,因此随洪水而下的砂石大部分随底层水流流向外江。具体原理参照都江堰实现水沙分离运用的具体原理是怎样的?
四六分水:在冬、春枯水季节,岷江水位较低,河流主流线多靠近河谷凹岸流去,分水堤将约十分之六的江水流入内江,十分之四的江水流入外江,保证了灌区的用水量,简称“四六分水”;夏、秋洪水季节,岷江水位相对升高,河流主流线相对变直,大部分江水流向凸岸,故分水堤又将十分之六的江水排入外江,十分之四的江水注入内江。
3飞沙堰
为了进一步起到泄洪排沙的作用,在分水堰与离堆之间,又修建了一条长200米的溢洪道流入外江。一方面,在水量较大时,溢洪道自动泄洪,使多余的内江的水排入外江正流使内江不受洪灾。另一方面,河道利用江水直冲水底崖壁而产生的漩流冲力,将泥沙从河道侧面的飞沙堰排走,这样便不会淤塞内江和宝瓶口水道,故取名“飞沙堰”。古时飞沙堰,是用竹笼卵石堆砌的临时工程;如今已改用混凝土浇铸,以保一劳永逸的功效。
以下是其他附属工程的功能
工程完工后,前人还总结出了一套科学的维护制度,其中最精华的六个字广为人知——深淘滩,低作堰。“深淘滩”中的“滩”,指的是凤栖窝(也就是飞沙堰对面淤起的浅滩)的一段河床,每年洪水过后这里会有沙石淤积,必须岁岁勤修。“深淘滩”就是指每年岁修时,河床淘沙要淘到一定深度,淘得过深,宝瓶口进水量偏大,会造成涝灾;淘得过浅,宝瓶口进水量水量不足,难以保证灌溉。为此,相传李冰才在河床下埋石马,作为深淘标志。“低作堰”是指飞沙堰在修筑时,堰顶宜低作,便于排洪排沙,起到“引水以灌田,分洪以减灾”的作用。都江堰是中国古代劳动人民智慧的结晶,是我们中华民族的骄傲。
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