解秘课本里的都江堰.docx
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解秘课本里的都江堰
解秘课本里的都江堰
都江堰在苏教版通用技术课本上备受推崇,是被作为人类利用自然改造自然和自然和谐共处的工程典范,但是课本上对都江堰的介绍太简单了,很多原理弄不太明白,老师讲解的费劲,学生觉得很神秘。
找了很多资料,汇总成以下资料希望大家喜欢
初去都江堰,咋看觉得都江堰不过尔尔,无非就是用石坝拦水和分水以满足成都平原的生产和生活,并没发现其有多少伟大之处,何以世界各国的政要、专家、学者和旅游者来此参观、考察和观光,络绎不绝且日益增多呢?
这么多人来这里到底是看什么?
如果我们稍微留心观察就会发现,欣赏都江堰,核心在于欣赏其魅力独具的“水文化”。
地球上的水作为一种自然景观随处可见,比如溪流、瀑布、湖泊、冰川、稻田等,但能集自然和文化双重意义于一体的水景屈指可数。
毫无疑问,都江堰实乃个中翘楚。
关于这一点,可以从前几年都江堰推出的城市形象宣传广告词“问道青城山,拜水都江堰”中觅得端倪,一个“拜”字表达的是虔诚与感恩。
那么,都江堰的恩情何在?
都江堰的“水文化”究竟是何以体现的呢?
让我们先从它的位置和概况说起。
如上图所示,都江堰位于成都平原西部,扼岷江的出山口,是全世界迄今为止,年代最久(建于公元前256年)、唯一留存、以“无坝引水”为特征的宏大水利工程,领建者为战国时期秦国蜀郡太守李冰父子,工程主体由鱼嘴、飞沙堰和宝瓶口三大部分组成。
汉代著名文学家司马迁在《史记》中有这样的记载:
“自都江堰之建成,成都平原沃野千里,水旱从人,不知饥馑,时无荒年,谓之天府也。
”可见,所谓“天府之国”,早先是指自然条件极为优越的成都平原,后来才泛指四川盆地。
在都江堰建成之前,成都平原虽富饶但不稳定,主要是因为季风气候影响到降水的多变性,水旱灾害不时发生,这对技术落后、以农为本的传统社会威胁极大。
众所周知,历史上因自然灾害而诱发社会动荡的事例不一而足,极端者甚至可以决定一个王朝的命运!
“水能载舟,亦能覆舟“,所以历朝历代的统治者都很重视治理大江大河的水患,虽然治理的效果不尽相同,但足以看出水对人类生活和社会发展的深远意义。
而生活在成都平原的人们,幸运的是很早就遇到了李冰父子,遇到了都江堰!
都江堰水利工程历久不衰,今天还发挥着远超往古的功能,这一点恐怕是李冰父子没有想到的,其不朽之处大抵可以从几点去考量:
第一,选址合理。
重大水利工程的选址跟地质、地形、水文等条件直接相关,都江堰所在位置地势西北高、东南低,又属江河出山口处特殊的地形条件,从而使得水脉、水势乘势利导,实现自流引水,顺势灌溉成都平原。
第二,科学分水。
都江堰工程的最大亮点是做到了科学分配岷江之水,其主要办法是运用了河流的弯道环流原理(如下图所示):
从图可知,位于岷江河道中心的鱼嘴(与金刚堤连为一体)将水一分为二,行成内江和外江,内江水经宝瓶口流向灌区,外江则主要用来泄洪。
分水堤东侧是岷江凹岸(内江流经的部位),西侧是岷江的凸岸(外江流经的部位),这里弯道环流的表层水流流入凹岸后把被侵蚀的和过境的大量泥沙,由环流的底层水流再搬运到凸岸堆积,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),泥沙就会在洲头不断堆积、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——人工金刚堤和鱼嘴。
很显然,鱼嘴发挥了极为关键的分水分沙作用,如冬、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,大约6成的江水流入内江,另外4成的江水流入外江,从而可以保证成都平原灌区的用水量,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6∕10的江水排入外江,而4∕10的江水注入内江。
不难看出,鱼嘴在河道中的位置直接决定着分水的效果!
如果水量过大,宝瓶口会有效的阻挡水流进入,多余的水自动通过飞沙堰排入外江,所以飞沙堰的主要功能在于安全泄洪和排沙。
另外,飞沙堰还得保证有足够水量流进灌区,由此自然涉及到飞沙堰的高度和长度问题,李冰解决此问题的良方是:
深掏滩,低作堰。
这“深”与“低”标准由什么来衡量呢?
答案是卧铁(埋在内江河道底部)。
都江堰每年引向成都平原的水量是一个巨大的难题,岁修淘滩的标准就是淘见卧铁。
卧铁以更加精细的方式成为天府之国的水之“度量衡”。
为什么有天府之国,莫忘俯首水底的卧铁!
可以说,有了卧铁的把关,“四六分水”更为精准,成都平原枯水季节有水可用,丰水季节无水之患。
第三.无坝引水。
纵观世界上的水利工程,像都江堰这样无坝引水、顺势导流的例子凤毛麟角!
今天,随着科学技术的发展,多数水利工程无不以“高坝”闻名!
一条条自然河流被拦腰截断,水的灵性荡然无存。
然而,这种“堵水”的办法带来的负面效应实在太多了,由于泥沙淤积难以根治,工程的使用寿命受到限制,综合效益难以充分发挥。
此外,“高坝”对河流生态环境和水文环境的影响更是深远的。
正是认识到“高坝”的诸多弊病,国际社会已掀起一次一次的反坝运动,力争还大江大河之本来面目。
那么,到底建不建高坝?
在哪里建?
这是个宏大的命题,我也说不出个所以然。
但反观都江堰,以“导水”为目标,既达到了防洪灌溉的目的,也最大程度地减少了对环境的影响,实在是人水和谐、人与自然和谐的典范工程!
难怪都江堰可以历久弥新,造福万代,这之中所反映出的古今两种治水哲学,着实让人深思!
尽管发生过汶川8级强震,都江堰岿然不动,难道不能说是一个奇迹吗?
如果换着现代的“高坝”工程,又能否安然无恙?
都江堰的水文化就是通过这些看似平淡简单,实则智慧无穷的小小石头和铁块体现得淋漓尽致!
它不仅哺育着无数人民,更是一种文明的摇篮!
拜水都江堰,不仅仅是一种祭奠,而是纪念一种长期辉煌,亘古不朽的水文明!
伟大的李冰父子!
伟大的建设者!
伟大的都江堰!
都江堰水利工程实景
鱼嘴分水堤位于岷江出山口1950m处岷江江心,形如弯月,前端扁平入水,形如鱼的嘴巴,故名“鱼嘴”。
站在鱼嘴的坝口,看岷江迎面而来,经鱼嘴一隔分为两股,即外江和内江。
外江为自然河道,其作用是在雨季排泄大量洪水,内江是李冰率众开凿的河道,它把江水源源不断的送往成都平原进行灌溉。
由于这段河道的河床外高内低,再加上正有一个弯道,所以鱼嘴分水后,当春耕季节江水流量较小时,主流就有约六成的水进入内江,首先保证了成都平原的农业灌溉用水。
洪水季节,流量急增,水位大幅度提高,水势受河床弯道的制约明显减少,再由于外江一侧江面较宽,内江一侧江面较窄,内江的流量会自动低于外江,进水约四成,这样又在很大程度上解决了成都平原的防洪难题。
这种功用便是都江堰三字经中所说的"分四六、平潦旱"。
除此之外鱼嘴还具有一定的排沙排石功能;岷江是长江最大的支流之一,它发源于我省松潘县境内,全长700公里,源头至此约340公里,基本上算中上游,每年大量的沙石顺流而下,根据弯道环流原理,江水在弯道产生的游流,会将下层的沙石卷到水流上层,大部分便自动被带入外江一边而不进内江。
鱼嘴正处于“正面取水”、“侧面排沙”的理想位置。
80%的沙石从这里排走,大大减少了内江淤塞之害。
(鱼嘴)
从鱼嘴前往飞沙堰途中,我们沿外江看到在分流后的外江口还有一座大坝,共有五道闸门,这里主要起调节水量的作用,当总体水量偏小时,关闭所有闸门使得所有水都流向内江,保证田地的灌溉,当水量过于充沛时,适当开放闸门帮助泄洪,避免形成洪水危害。
(外江大坝)
飞沙堰是都江堰水利工程的第二个主体工程。
飞沙堰溢洪道位于鱼嘴分水堤尾部与人字堤间,堰口宽240米,顺溢方向长120米,堰顶距河床仅2.15米。
它的主要功能有三:
一是枯水季节导水入堰,保证灌区用水需要。
二是丰水季节排泄进入内江的多余水量。
每当夏秋之季水流量大于宝瓶口的可流量时,宝瓶口不能通过的水,主要从飞沙堰泄出,内江流量越大,飞沙堰的泄洪作用就越大。
特大洪水时,从鱼嘴分进内江总干渠的流量可达宝瓶口流量的四倍。
75%的内江水可从这里泄出。
当枯水季节,水位低于飞沙堰时,它便成了一道天然节制闸,自动失去了泄洪功能,保证了成都平原的灌溉。
三是排沙。
经鱼嘴分水后,岷江夹带的一部分沙石排入内江,在飞沙堰对面风栖窝弯道处,用弯道环流引水的方法便将多余沙石经飞沙堰排出,在飞沙堰第二次利用弯道流体力学原理,排走江水含沙量的约15%。
鱼嘴已排沙80%,流向成都平原的水流含沙量就只占5%左右了。
“飞沙”二字的意思就在于不仅溢洪,还能排沙。
然而这样做法去导致每年会有大量的泥沙淤积在内江河床里,所以要对其进行淘挖。
那么内江的河床要淘多深才合适呢?
修都江堰的六字诀“深淘滩、低作堰”便指明了其中的奥妙。
“低作堰”是说飞沙堰不能加高,这“深淘滩”的“滩”指的是风栖窝(也就是飞沙堰对面淤起的浅滩)的一段河床,在每年枯水季节清淤时,要深淘。
深到什么程度呢?
原来最初李冰在此处的河床上放置了石马,以此作为淘滩深度的标准,后被打捞上来,放置了卧铁四根(现有的四根卧铁分别是明朝万历四年、清同治三年、民国十三年和1994年埋下的),淘滩只要看见这四根卧铁就可以停止了,淘得过深,宝瓶口进水量偏大,会造成涝灾;淘得过浅,水量不足,难以灌溉!
飞沙堰
飞沙堰溢洪道位于金刚堤尾部、离堆前端,长约200米,高2.15米,其作用是当内江水量较小的时候,拦水进入宝瓶口,起着河堤的作用,保证灌区水量。
当洪水季节水量较多时,大量的江水由于受到宝瓶口的阻拦并在此淤积,当超过溢洪道的高度时,多余的水量就自动排泄到外江。
李冰还巧妙地利用宝瓶口前面三道崖的弯道环流地形和水势,第二次利用弯道流体力学原理,简单易行地解决了河沙淤集这个国际上水利工程的难题,让飞沙堰自动排去内江泥沙量的75%。
令中外学者钦佩万分,赞叹不已。
飞沙堰是都江堰水利工程三大工程之一,看上去十分平凡,其实它的功能作用非常之大,可以说是确保成都平原不受水灾的关键要害。
都江堰卧铁
卧铁是埋在内江“凤栖窝”处的淘滩标准,也是内江每年维修清淘河床深浅的标志。
相传李冰建堰时在内江河床下埋有石马,作为每年淘滩深度的标准,后来演变为卧铁。
现有四根卧铁分别是明朝万历四年、清同治三年、民国十六年和1994年埋下的。
现在游客在离堆古园内喷泉处能看到的这四根卧铁的复制品,其真品还埋在内江河床下
宝瓶口
宝瓶口起"节制闸"作用,能自动控制内江进水量,是前山(今名灌口山、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,因它形似瓶口而功能奇持,故名宝瓶口。
留在宝瓶口右边的山丘,因与其山体相离,故名离堆。
离堆在开凿宝瓶口以前,是湔山虎头岩的一部分。
由于宝瓶口自然景观瑰丽,有“离堆锁峡”之称,属历史上著名的“灌阳十景”之一。
安澜索桥
安澜索桥又名“安澜桥”、“夫妻桥”。
全长240多公尺,飞架岷江南北,是古代四川西部与阿坝之间的商业要道,是藏、汉、羌族人民的联系纽带。
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。
岷江滔滔恶浪,没有修建索桥前,民谣有“走遍天下路,难过岷江渡”之说。
清嘉庆八年(1803)五月十五日,渡口翻船,一百余人葬身鱼腹。
如此惨状,私塾先生何先德夫妇坐卧不安,他俩察看地形,翻阅建桥史料,请教当地水、木工人,报经官府,游说八方募集资金,清嘉庆九年五月带领四乡百姓动工建桥。
桥尚未完工时,两个樵夫不所劝阻,顶风过桥,落水丧生。
渡口“把头”买通官府,诬以草菅人命之罪。
何先德先生含恨九泉。
何妻强压悲愤,继承夫志,完成了索桥的修建。
桥上横铺木板,竹缆为栏,行走平安,故名“安栏桥”,后改安澜桥,取不畏波澜,安然过江之意。
人们为感激何先德夫妻的功德,又称“夫妻桥”。