2000年前没有设备没有技术,但工程的巧
四川的成都平原因为物产丰富,资源富集,而被誉为天府之国,是名副其实的鱼米之乡。不过你可能不会想到,在多年前那里却同时饱受着水患和旱灾的侵扰,灾害频发。
成都平原的地势西高东低,落差很大,从平原西侧流下南方的岷江就如同一个悬河。古时候每当岷江洪水泛滥奔腾而下,成都平原变成为一片汪洋。而一遇到干旱气候也是赤地千里,岷江水患长期获取淅川阻碍当地的生存发展。
直到两千三百年前战国末期,这种情况得到了根本的改变。这要归功于秦昭王时期的蜀郡太守李冰和他修建的都江堰水利工程。都江堰新建的主要目的就是消除岷江水害同时具备航运灌溉作用,整个工程利用自然条件合理布局,最终发挥出持久而巨大的效力。毫不夸张地说,都江堰比现代很多水利工程巧妙的多。多年前没有相应的工程设备。都江堰是如何规划的呢?
无论现代还是古代一个水利工程的成败,主要取决于水流控制和调度泥沙。国内外都有一些失败的水利工程,主要原因就是泥沙处理不当而失效,最终使工程毁于泥沙淤积。都江堰经过两千多年仍然能保持长盛不衰的原因,就是有效处理了泥沙。都江堰的设计规划是将岷江水一分为二,将其中一条水流引入成都平原,做到既可以分洪减灾,又可以引水灌田,变害为利工程,包括鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道和宝瓶口进水口三个主要部分。
其中鱼嘴是第一道屏障。将岷江水流分为内外江,内江主要起着引水作用,将水源引向地势较高的宝瓶口。外江则主要为排洪排沙河道。每当岷江洪水泛滥时内,将会引40%的清水用于灌溉和居民用水。剩余的60%洪水与泥沙为进入外江排洪。到了旱季时内将会引60%的水,则剩下的会从外江排走。
第二个核心工程则是飞沙堰,为了进一步控制流入宝瓶口的水量,起到分洪的减灾的作用,防止灌溉区的水量忽大忽小,不能保持稳定的情况。李冰又在鱼嘴分水堤的尾部,靠着宝瓶口的地方修建了分洪用的平水槽和飞沙堰溢洪道。飞沙堰采用竹笼装卵石的办法堆筑,堰顶起一种调节水量的作用。到内江水位过高的时候,洪水就经由平水槽漫过飞沙堰流入外江,使得进入宝瓶口的水量不是太大。还可以有效地减少泥沙在宝瓶口周围的沉积。
第三个核心工程则是宝瓶口,作为都江堰最后一道关口,主要作用就是控制出水量,相当于现代水电站的泄洪闸门。宝瓶口宽度为20米,比内江河床高2.5米,水流会从百米宽的内河道涌入宝瓶口,如果是旱季,流水则会缓慢流过。高峰时由于出水口窄,而且飞沙堰河床比宝瓶口的要低,多余的水会流出外江,使出水口可以保持一个几乎平衡的流速。成都平原既可以灌溉,又可以安然无恙。
或许现在看来,都江堰设计难度比不上三峡水电,也比不上港珠澳大桥。不过那时候没有先进的设备,甚至连炸药都没有。比如在宝瓶口建设中,要在御雷山中凿出了一个宽20米,高40米,长80米的山口。古人利用热胀冷缩原理,用火石将石头烧红后浇冷水,使岩石爆裂疏松,再进行开凿。80米的距离古人用了八年才贯通。
都江堰工程是世界上最古老的水利工程,两千多年这不朽的古代工程至今还在发挥着防洪灌溉效益。
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