穿越者李冰与都江堰

老正

古灌县城楼

世界上众多的著名古代水利灌溉工程，如郑国渠（公元前246年）、灵渠（公元前214年）、古罗马引水道等等，大多早已被岁月湮没了。但是，四川岷江上的都江堰水利工程，却自公元前256年建设以来，至今发挥着巨大的作用（目前仅灌溉面积就超过1000万亩），是全世界年代最久、唯一留存的超级无坝引水工程。甚至它所在地区的古灌县名称都因其改称都江堰市。

都江堰水利枢纽示意图（取自网络）

前几年，有幸实地游览了都江堰，发现这个5A级景区不仅山水如画，而且更惊人的是这个古代水利枢纽工程，竟然运用了大量系统工程、流体力学等现代科学原理。2200多年前，古人是如何获得这些现代科学知识的呢？这就让人不得不高度怀疑工程的“总工程师”蜀郡太守李冰是个现代穿越者。不然，他怎能数十年如一日，带领当地的百姓手工搓出个超越时代、泽被千古的水利工程呢？

都江堰水利枢纽工程示意图（取自网络）

要了解李冰的神操作，首先必须知道，只有得到岷江水的灌溉，成都平原才能成为沃野千里的天府之国。然而，在都江堰建成前，从灌县山间奔腾而出的岷江，却因东岸玉垒山的阻挡，只能顺成都平原西北流入长江，近在咫尺的成都平原广大地区只能望水兴叹。

引岷江水灌溉是唯一的方法，然而却面临着三个超越时代的水利工程问题：一是枢纽选址，二是工程设计，三是工程建设。不得不说，这三个问题李冰都解决得极为圆满。

“鱼嘴”分水堤

先看枢纽选址。水往低处流，枢纽位置正确地选择在灌县这个成都扇形冲积平原的顶点。此点作为分水引流的最高点，既可以最大限度地保障灌区的自流灌溉，又可以充分利用当地的山势地形，节省人力物力，可谓一举两得。

再看工程设计。岷江是长江主要支流，流量随季节变化很大，雨季洪水携带大量砂石奔腾而下，很容易在平原上平缓的河道里淤积。因此，在岷江中建设无坝引水工程，必须解决好引水量和砂石淤积问题。李冰设计的都江堰水利枢纽工程，由“鱼嘴”、飞沙堰、宝瓶口三大主体工程构成，三者相互依赖、功能互补、浑然一体，非常科学系统地解决了引水与排砂问题。

岷江出山流入开阔地带后，砂石沿江心沉积形成了形如月牙、长近千米的江心洲。 都江堰自动分水、自动排砂的关键就隐藏于此。利用江心洲洲头迎水面建设分水工程“鱼嘴”（因形如鱼嘴而得名），利用洲体建设导水工程金刚堤，既能够利用和改造天然地物，将岷江分成外江和内江，分别用于排洪和引水灌溉，又能够利用河道和江心洲的弯曲形状，使江水形成具有“凹岸侵蚀，凸岸堆积”特点的单向螺旋流，从而达到自动排砂的目的，同时，利用江心洲天然的稳定特性，也大大增加了工程的可靠性。

内江与飞沙堰

都江堰另一个重要工程飞沙堰，是一段低平的砂石堆积堰体，位于江心洲尾端凸岸一侧，看似不起眼，其实是泄洪、排沙和调节水量、确保成都灌区用水而不遭受水灾的关键。其原理是，当进入内江的水量超过宝瓶口流量上限时，由于螺旋流导致水流的横向流动，多余的江水便从低平的飞沙堰上自行溢入外江。如遇超大洪流，结构松散的飞沙堰会因水力冲击溃决，洪流可重回岷江正流。同时，顺内江弯曲河道螺旋状前进的洪水，由于弯道水流“凹岸侵蚀、凸岸沉积”作用，洪水中携带的大量砂石，被水流通过飞沙堰自动卷入外江，极大地减少了进入宝瓶口的砂石。据实测，当流量超过2200立方米每秒时，飞出的石块近80﹪。惊人的是，1966年竟有一块重2.8吨的混凝土块被抛向外江，可见飞沙堰设计之巧妙，螺旋流理论运用之纯熟！

低平的飞沙堰

宝瓶口是都江堰的引水工程，位于内江末端、飞沙堰以东，因形如瓶口而得名，是人工在玉垒山崖开凿的渠首，底部宽约14米，顶宽28米，高度约18米，长36米，内江水经此流入灌区。

最后看施工。实际上，以上由“鱼嘴”、飞沙堰和宝瓶口构成的水利枢纽工程，实际上是一个有机的整体，李冰设计时肯定不但考虑了各单项工程的功能，更对工程的整体功能进行了通盘周密研究。可以想象，李冰的设计固然很科学完美，但真正的困难是实施。完成如此规模的工程，在2200多年前的战国时代，除了具有愚公移山精神的大量人力资源和原始的方法外，别无他途—施工的艰苦和困难今人几乎无法想象！难怪工程一干就是几十年！

宝瓶口引水口

顺便要补充的是，在施工和后期的工程维护过程中，李冰及蜀国先民还总结了很多实用知识，如“深淘滩，低作堰”“遇湾裁角”等等。这些知识为都江堰枢纽的“长治久安”起到了重要作用。

遇湾裁角

深淘滩，低作堰

参观游览后，真心佩服蜀国先民的奋斗精神与李冰太守超越时代的学识和实干精神。

以一首旧诗结束这个美篇，并向李冰“父子”致以深深敬意！

玉垒山开渠首通，

李冰合众建奇功。

曲流分水偷天力，

低堰飞沙借鬼工。

自古岷江惟祸害，

从兹蜀地乐年丰。

时光淘尽风云客，

留得游人独缅公。