都江堰简介课件

中国古代水利工程

——都江堰篇

潘虹2008－09－16一、都江堰水利工程简介都江堰水利工程位于四川省都江堰市城西，是全世界至今为止，年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程。它以灌溉为主，兼有防洪、航运等作用。该工程建于公元前256年秦昭襄王时期，迄今已有2260多年的历史了。2000年11月青城山、都江堰被联合国教科文组织遗产委员会列入《世界遗产名录》。枢纽示意图都江堰在我国水利建筑史上有以下明显特点：（1）都江堰采取无坝引水方式，实现了排、灌两便，在中国乃至世界水利建设史上都是独具特色的；（2）都江堰灌区面积两千多年来有增无减，在中国古代水利建设史上是绝无仅有的；（3）都江堰较好地解决了排沙保堰难题；（4）都江堰水利工程已经初步形成了制度化的工程管理维修机制。二、都江堰枢纽布置图（一）三大主体工程鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口是都江堰渠首的三大主体工程，在一般人看来可能会觉得平平常常、简简单单，殊不知其中蕴藏着极其巨大的科学价值，它内含的系统工程学、流体力学等，在今天仍然是处在当代科技的前沿，普遍受到推祟和运用，然而这些科学原理，早在二干多年前的都江堰水利工程中就已被运用于实践了。这是中华古代文明的象征，这是我们炎黄子孙的骄傲。鱼嘴分水堤鱼嘴是都江堰的分水工程，因其形如鱼嘴而得名，它昂头于岷江江心，把岷江分成内外二江。西边叫外江，俗称金马河，是岷江正流，主要用于排洪；东边沿山脚的叫内江，是人工引水渠道，主要用于灌溉。

分四六，平潦旱是指鱼嘴这一天然调节分流比例的功能。春天，岷江水流量小；灌区正值春耕，需要灌溉，这时岷江主流直入内江，水量约占六成，外江约占四成，以保证灌溉用水；洪水季节，二者比例又自动颠倒过来，内江四成，外江六成，使灌区不受水潦灾害。鱼嘴究竟是怎么形成的李冰筑坝的地方并不在今天鱼嘴的位置，而是在其上游一公里处的韩家坝沙洲。当年的李冰并没有像今天这样顺水筑坝分流，而是用装满石头的竹笼阻塞水流，在岷江右侧筑起横坝，与江心天然沙洲相连，这样逼水东流，进入宝瓶口。这也就是《益州记》中所说“江至都安，堰其右，检其左，其正流遂东。”公元910年，岷江上面发了特大的洪水，大坝全部倾倒，倾倒向下游移动了数百丈。江水携带大量沙石沿江下移达1公里，砂石在今天的渠首位置形成沉积，最终形成了今天的鱼嘴。

鱼嘴的位置历史上鱼嘴的位置变化极大，上自白沙河口(元1355年)，下至人字堤头(清1786年)。1910年所绘的鱼嘴图已大致在现在的位置，1933年地震洪水时全部冲毁，1935年重修时，从内江往外江移10m。1973年底修外江闸并加固鱼嘴时，其位置未动，只是向内江一侧加宽10m，但高度和长度有所增加。2002年维修加固时，鱼嘴上部又加高了0.15m。在流量小、用水紧张时，为了不让外江40％的流量白白浪费，采用杩搓截流的办法，把外江水截入内江，使内江灌区春耕用水更加可靠。1974年，在鱼嘴西岸的外江河口建成一座钢筋混凝土结构的电动制闸，代替过去临时杩搓工程，截流排洪，更加灵活可靠。飞沙堰溢洪道飞沙堰，位于鱼嘴分水堤和宝瓶口的连接部位，是一座堰顶高出河床仅2米的低堰。当内江水量过大时，洪水会就会翻越飞沙堰，自动进入溢洪道，由外江排走。另外，根据弯道环流原理，江水中的泥沙被冲往凸岸，越过飞沙堰进入外江，飞沙堰的名称也正是由此而来。都江堰分沙经验熊达成先生曾研究总结了八点经验分水分沙，壅水沉沙，泄流排沙，扎水淘沙，束水攻沙，行水输沙，输水均沙，御水堆沙。

三次排沙第一次排沙在渠首分流处，由于内江处在凹岸，外江处在凸岸，根据这种弯道的水流规律，表层水流向凹岸，底层水流向凸岸，因此随着洪水冲下来的沙石，大部分随底层水冲到了外江，小部分流到内江，实现了第一次排沙。这就叫做“凹岸引水，凸岸排沙”。

第二次排沙利用内江北岸伸向江心的“虎头岩”的“支水向南”的作用，把流到内江的泥沙逼向位于分水堤尾部的飞沙堰排走，实现第二次排沙，这叫做“正面引水，侧面排沙”。第三次排沙江水中还有的部分泥沙就利用离堆对江水的顶托和宝瓶口的束水作用，形成横向漩流，将泥沙回旋到飞沙堰排走，实现了第三次排沙。远处是外江，近处是内江，夏季涨水时，内江水漫过堤坝，通过飞沙堰将多余的江水排到外江。它还有排淤的功能。上个世际八十年代还未修建水闸，完全靠飞沙堰实现调水的功能。右边的河堤的叫金钢堤。飞沙堰工业引水拦水闸飞沙堰选址既位于虎头岩对岸的下方，又离宝瓶口不远。虎头岩是一座突出的岩体，可以将内江洪水和水中泥沙导至飞沙堰，排到外江。宝瓶口有很好的控水作用，即便内江的流量每秒高达300O立方米，宝瓶口的进水量也在700立方米左右。这样，洪水就在宝瓶口外形成洄流，使大量的水、沙翻过飞沙堰，排往外江。宝瓶口进水口宝瓶口是玉垒山伸向岷江的长脊上凿开的一个口子，它是人工凿成控制内江进水的咽喉。留在宝瓶口右边的山丘，因与其山体相离，故名离堆。宝瓶口宽度和底高都有极严格的控制，古人在岩壁上刻了几十条分划，取名水则，那是我国最早的水位标尺。在都江堰创建初期，我国正处于青铜与铁器并用时代，当时火药尚未发明，这要在坚硬的角砾岩山体中开凿一个宽10多米，深20多米的取水口，实在是一项相当艰巨的工程。晋常璩《华阳国志》记李冰修僰道（今宜宾）时“其崖崭峻不可凿，乃积薪烧之”，所以推想宝瓶口的开凿也可能采用了烧石开山的古法。其法乃在岩体上架柴灼烧使之炽热，然后浇水或醋使之淬裂，再以铁制工具凿去一层，如此逐层烧凿，反复进行，乃不愁宝瓶口开凿不成。（二）其他附属设施百丈堤金刚堤平水槽人字堤百丈堤百丈堤，位于岷江左岸，上起观音岩，下至内江河口上游，因长百丈而名。用竹笼装卵石筑成。百丈堤的作用是使鱼嘴上游岷江左边的凹岸变成直岸，使江水顺流，以利鱼嘴分水和排沙。洪水期，使主流指向外江，减轻洪水对鱼嘴的冲力;枯水期，使主流指向内江，使内江取水量得到保证。金刚堤金刚堤，上起鱼嘴，下至飞沙堰，靠内江的一侧叫内金刚堤，靠外江的一侧叫外金刚堤。《水经注》已有“金堤”之称，说明金刚堤的历史相当悠久。其作用是保护鱼嘴，保证内、外江分流。平水槽平水槽，位于分水鱼嘴和飞沙堰之间，是内江的头道旁侧溢流堰。其作用一方面是溢洪，另一方面能使内江中段保持一个较低的水位，这个水位与鱼嘴水位之间的落差又产生较高的流速，对飞沙堰排沙有利。人字堤人字堤，位于飞沙堰与离堆间，因堤形如“人”字而得名。作用是护岸兼溢流，是内江的第三道旁侧溢洪道，与宝瓶口、离堆和飞沙堰配合运行，控制内江的洪水量。

（三）都江堰运行情况判断标准——水则《华阳国志.蜀志》记载“于玉女房下白沙邮作三石人，立于水中，水竭不至足，盛不没肩”

。就是说，水位在石人脚，灌溉不足，灌区会受旱;水位达到石人肩，进入内江水过多，灌区会受淹。宋代，把水则直接刻到宝瓶口旁边。《宋史·河渠志》记载：”记堆之趾，旧续石为水则，则盈一尺，至十而止。水及六则，流始足用，过则从侍郎堰(飞沙堰)减水河泄而归于江。岁作侍郎堰，必以竹为绳，自北引而南，准水则第四以为高下之度。”元代水则刻于斗犀台下崖壁上共11画。《元史·河渠志》称：“水及其九，其民喜，过则忧，没其则则困。“现今水则设于宝瓶口左岸壁上，共24画。春耕用水，50年代以前要求水位到13画;60年代以后灌溉面积扩大，要求水位到14画。汛期警戒水位为16画，这时就需采取防洪措施。岷江河中出土的石人1974年3月修建外江闸时，在外金刚堤之西、安澜索桥之南的外江河床中发掘出的一个石人，高2.9米，石像上刻有铭文:故蜀郡李府君讳冰，建宁元年闰月戊申朔廿五日都水椽尹龙长陈壹造三神石人珍水万世焉。三、都江堰的管理维护

首先，非常重视都江堰的维护管理，设有专职的管理机构和官员；第二，建立了一套独特的农户参与的岁修制度；第三，维修管理费用低廉，筑堰原料就地取材有利于自然资源保护。岁修机制都江堰渠首的分水鱼嘴、飞沙堰虽然将大部分泥沙输到外江下游去了，但仍有一部分沉积在内、外江及渠道中，无法达到自然的冲淤平衡，需要采用人工清淤的办法来保持平衡完好。特别是内江河床凤栖窝一带的淤积，如果不清除，来年春灌就引不到足够的流量。因此，都江堰每年枯水季节(当年1月至次年4月)，采用竹笼、杩搓依次切断内、外江水流，进行筑堰、淘淤，整修内外江河道、堤岸，称为岁修。

清中叶的何焕然所作的《深淘滩低作堰论》一文说，“蜀守李冰，轸念民依，审度地势，以为欲治水当作堰，欲作堰必淘滩，盖堰不作，则水无所受，而泛滥无归；作堰而不淘滩，则水不畅，而冲决无已，故惟堰作而后水可治，惟滩淘而后堰可作，惟滩深淘而后堰可低作也。”深淘滩是指飞沙堰一段、内江一段河道要深淘，深淘的标准是古人在河底深处预埋的卧铁。岁修淘滩要淘到卧铁为止，才算恰到好处，才能保证灌区用水。低作堰就是说飞沙堰有一定高度，堰不宜筑得太高，以免影响飞沙堰的排洪和排沙效果;低到满足内江灌溉水位的要求。岁修标准——深淘滩，低作堰水画符，铁桩见卧铁就地取材，维修费用低廉都江堰岁修中，采用杩槎（用长丈余、直径三四寸之圆木三根，以篾索捆绑而成）截江断流，采用笼石砌堰，工程所需原料实行就地取材。采用杩槎和竹笼维修好处（1）就地取材，节省资源与费用；（2）技术简单，如搭积木，人人皆可操作；（3）竹笼工程多为半透水结构，受水压力容易分散，故能避免大的破坏，即使遭到一定破坏，也易于修复。

杩槎杩槎是用长丈余、直径三四寸之圆木三根，以篾索捆绑而成。杩槎推置江中，使槎脚开张如鼎足形，据需要数洞连成一线(杩槎单位，一座俗称为一洞)。杩槎腰间横作木架，木架上用石笼镇之，使其深固不摇。其杩槎迎水一面，自腰以下，用木条纵横遮拦，外复以疏密两层蔑笆障水，然后搬运粘土，沿槎脚筑成一条小路宽的简易拦水堰，实现断江截流。笼石笼石(又称篓石)是把竹子剖成三四指宽的竹篾编制成竹笼，长度从数尺到数丈不等。砌堰时根据设计要求摆放好竹笼(可平放亦可竖放)，内实以卵石，层层堆垛而成。四、都江堰新貌——水文化旅游开发二王庙安澜索桥伏龙观清明放水节二王庙所谓二王，即指李冰父子。安澜索桥安澜索桥始建于宋代以前，明末毁于战火。索桥以木排石墩承托，用粗如碗口的竹缆横飞江面，上铺木板为桥面，两旁以竹索为栏，全长约５００米。现在的桥，下移１００多米，将竹改为钢，承托缆索的木桩桥墩改为混凝土桩。坐落于都江堰首鱼嘴上，被誉为中国古代五大桥梁，是都江堰最具特征的景观。所谓安澜桥，取不畏波澜，安然过江之意，该桥乃是清嘉庆年间何先德夫妇所建。伏龙观五、都江堰的可持续发展古代的都江堰，内、外两江灌溉总面积为300余万亩(古代每亩合今亩五分二厘，相当于今亩156万余亩)，至解放前夕，灌溉面积为200余万亩(今亩)，比古代略有发展。解放以后，经过大力整治扩建，现灌溉面积已扩大到1026万亩，同时都江堰引水还保证了成都平原的工业发展用水和数千万人民的生活用水。

经过50多年的建设和发展，都江堰除了灌溉农田之外，还担负着灌区内城镇供水、防洪、发电、水产、种植、旅游、生态、环保等多目标综合服务。生态与水利的和谐发展因高卑之宜，驱自行之势以尽水利而富国饶人，自古有焉；若夫西门起邺，郑国行秦，李冰在蜀，信臣治穰，皆此道也。——东汉蔡邕《京兆樊惠渠颂》杨柳湖水库美国总统罗斯福在参观完科罗拉多大峡谷后说过一段话：我请求你们为了自己也为了国家利益，为它做一件事情——让这件大自然的瑰宝保持它现在的模样……岁月已经和正在雕琢它，而人类指挥损坏它。你们所能做的只有把它保存下来，为了你们的孩子，孩子的孩子，要让所有有幸目睹它的美国人都能看到同样的壮丽风景。杨柳湖水库，日前还只是一个水利工程的概念。《杨柳湖水库坝址选比论证报告》显示，拟建的杨柳湖水库大坝高23米、长1200米，位于都江堰市城西1.5～2.5公里的岷江干流，库容为680万立方米，水库距成都市60公里，控制岷江流域面积23037平方公里.它是岷江下游的最后一个梯级，拟定坝址距离都江堰鱼嘴1310米，位于都江堰核心保护区外、缓冲区内，距核心保护区350来。正方反方的意见《杨柳湖水库坝址选比论证报告》显示紫坪铺如果没有杨柳湖水库的反调节将无法发挥灌溉、防洪、发电的综合效益，每年将亏损近5000万元。

在紫坪铺和都江堰之间建一个反调节水库可以缓解紫坪铺泄洪时对鱼嘴的冲刷。但是，在仅距都江堰核心保护区350米的地方修建大坝，对都江堰的破坏将是致命的。她说:无坝引水是都江堰整个工程的灵魂，在其上游修建大坝拦水，无疑破坏了都江堰无坝引水功能，也将使其失去原有的江河输予机制，这实际上是把都江堰的灵魂给抽走了，结果都江堰就只能变成一座死文物、一个模型了。

岷江上游水量减少据有关资料显示，自上世纪后半期以来，岷江上游生态环境呈不断恶化趋势。森林被大片砍伐，植被遭到严重破坏，岷江沿岸水土流失严重，甚至不时有大规模山体滑坡入河的报道。岷江来水量有逐年下降的趋势，20世纪50年代岷江来水量为年均15615亿立方米，70～80年代减少到年均14216亿立方米，90年代减少为年均13218亿立方米，而