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水利奇蹟都江堰 秦國高科技工程(圖)

 2022-08-01 15:35 桌面版 简体 打賞 0
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都江堰(16:9)
都江堰不會影響船隻往來,貨物可以自由通行運輸。(示意圖/圖片來源:Adobe Stock)

都江堰神奇的設計

鑿山引水

成都平原是中國西南部山區最大的平原,面積1.88萬平方公里。這裡是亞熱帶的氣候,土壤肥沃,是種糧食的好地方。在都江堰建成之前,西藏發源的水從山上衝下來時,被成都平原西部的玉壘山擋住,就在外面流入到了岷江。玉壘山雖然防止洪水衝入成都平原而變成汪洋大海,可是卻擋住了水流向成都平原北邊,讓這些地方沒有水,而成都平原南部呢?當岷江水稍微大一點,又洪水氾濫。怎麼辦呢?古人想到,在玉壘山這個地方開山引水,把岷江水向東引出一部分,這樣就保證北部有水灌溉,南部又因為北部的分水而不會洪水氾濫了。

玉壘山可是非常堅硬的,可不是想開就能開的。不過,這並不能難倒都江堰的設計師、戰國時代秦國水利工程專家李冰

一開始開鑿時,開山的鐵釺子一砸下去就彎了,讓李冰很是頭疼。後來,一位石匠想出了一個好辦法:先在岩石上開一些槽線,再在槽線和天然的石縫裡填滿乾草樹板,將它們點燃,使岩石變得很熱,再潑上冷水,讓石頭自己爆裂開,這樣開鑿起來省勁多了。李冰肯定了這個辦法,讓大家幹起來,整個工地便燃起烈火,巨石的爆烈聲充斥著山谷,果然,開鑿的進度大大地加快了。巨石嶙峋的玉壘山終於被劈開,鑿開的山口,寬約20米,稱之為寶瓶口。其右側是一堆從玉壘山裡崩下的岩石,這就是有名的離堆。之後,李冰命人挖掘出一條20寬、40米深、80米長的引水河,將岷江水引出。

開山後,那麼接下來的任務就是分水和排沙。

雙重二八排沙

治水必先治沙,因為江水沖刷帶下來的泥沙如果不排走,那麼經過幾十年沉積下來,泥沙就又會堵死運河口了。

古人早就聰明地意識到水和沙石由於質量不同,所以在流過彎道時走的邊不同。在江水拐彎的地方,20%的泥沙順著河道外側走,這裡也叫內江,80%的泥沙則是順著河道內側走,這裡叫做外江,整個原理叫做二八排沙。如此一來,水帶下來的泥沙絕大部分順著岷江流走了。即使這樣,20%的沙石還是太多了,很快就會將寶瓶口和運河給塞上。

李冰發揮起了天才設計師的功力,李冰巧妙地在河水中心建造一個小島,叫金剛堤,金剛堤最前面叫魚嘴。這樣就又人工地增加了一個彎道。根據彎道泥沙二八分沙原理,外江20%的泥沙裡又有80%流入岷江,這樣真正流入運河方向的泥沙只有20%*20%=4%左右了,人工就可以清理了,是不是很妙啊?

但是這樣一來,流入寶瓶口的水不就太少了嗎?李冰又建造一個小島叫人字堤,在中間設計了一個低矮的堤壩,叫做飛沙堰,這個飛沙堰的設計真是絕妙,它既能蓄水又可排沙。

水量大時,水和泥沙就會漫過飛沙堰流入岷江,水小時泥沙就落在飛沙堰,還有一部分泥沙在飛沙堰和寶瓶口打轉,最終也會落在飛沙堰,不會堵住寶瓶口和運河。

四六分水

李冰胸有成竹,早勘測好了此地地勢西高東低,他利用此條件設計出了四六分水。剛剛提到的金剛堤、飛沙堰、人字堤又派上了用場。

內江河床低於外江,在冬、春枯水季節,岷江水位較低,分水堤讓約40%的江水流入外江,而60%的江水流入內江進入寶瓶口,保證了灌區的用水量。夏、秋洪水季節,岷江水位相對升高,分水堤又將60%的江水排入外江,40%的江水注入寶瓶口,這樣就保證不會造成洪水氾濫。

而飛沙堰呢,則保證在水小時,像一道堤壩擋住江水,讓水流入內江;而水大時,水流則可以沒過飛沙堰,流入外江。

深淘灘低做堰

每年冬季枯水期,不種地的時節,民眾把寶瓶口積累的泥沙挖掉,挖出的泥沙呢?可以堆積在飛沙堰上,因為江水的沖刷會使飛沙堰流失一部分沙石,正好用挖出的沙石補上,只是不要堆太高,低於金剛堤和人字堤就行了,這叫歲修。如果遇到戰亂時節,十數年不修也能維持使用。再有,都江堰還不會影響船隻往來,貨物可以自由通行運輸。而且每年春夏運行期間也不需要航運管理,像現代用電子系統監視控制,這麼精巧的設計,其智慧程度簡直可以說神啦。

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