科技改變生活 · 科技引領(lǐng)未來(lái)
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都江堰水利工程位于成都平原，最早是由戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的秦國(guó)蜀郡太守李冰父子于公元前256年修建。
所有的水利工程根本目的就是興利除弊，都江堰水利工程便承擔(dān)著這兩個(gè)重要的作用：一方面是行洪排澇；另外一方面則是灌溉岷江下游的成都平原。
“水旱從人，不知饑謹(jǐn)，時(shí)無(wú)荒年，天下謂之天府也”（《華陽(yáng)國(guó)志》）。都江堰水利工程修建之后，成都平原才從一個(gè)水患自然災(zāi)害頻發(fā)的地方變成富饒的天府之國(guó)。
中國(guó)古人修建工程有一個(gè)顯著的特點(diǎn)，那就是為了工程質(zhì)量可以不去計(jì)較成本，比如說(shuō)延長(zhǎng)工期、投入更多勞動(dòng)力、加大工程投資和更換建筑材料等。這就是中國(guó)古代勞動(dòng)人民精益求精、堅(jiān)持不懈的匠人精神！
1、成都平原旱澇自然災(zāi)害頻發(fā)；號(hào)稱“天府之國(guó)”的成都平原，在先秦時(shí)期卻是一個(gè)水旱自然災(zāi)害頻發(fā)的地方。成都平原坐落于四川盆地，位于長(zhǎng)江流域上游地區(qū)，境內(nèi)包括了長(zhǎng)江和長(zhǎng)江的支流岷江、嘉陵江及其他河網(wǎng)水系。
成都平原地區(qū)濕潤(rùn)多雨的氣候使得當(dāng)?shù)啬杲涤炅繕O不均衡，豐水年和枯水年交替出現(xiàn)，因此巴蜀地區(qū)的百姓長(zhǎng)期遭受水旱災(zāi)害的困擾。
唐代大詩(shī)人李白便在《蜀道難》開(kāi)篇提到：“蠶叢及魚(yú)鳧，開(kāi)國(guó)何茫然？”；同時(shí)期的邊塞詩(shī)人岑參則說(shuō)：“江水初蕩潏，蜀人幾為魚(yú)”。講的都是巴蜀地區(qū)的百姓創(chuàng)業(yè)之艱難，以及與惡劣的自然環(huán)境抗?fàn)幍倪^(guò)程。
2、秦國(guó)統(tǒng)一山東六國(guó)戰(zhàn)略需要；戰(zhàn)國(guó)后期秦國(guó)在經(jīng)歷了秦孝公時(shí)期的商鞅變法之后，逐漸走向富強(qiáng)。秦國(guó)國(guó)君開(kāi)始考慮統(tǒng)一山東六國(guó)的戰(zhàn)略規(guī)劃。
公元前316年，同處成都平原的巴國(guó)和蜀國(guó)之間爆發(fā)戰(zhàn)爭(zhēng)，兩個(gè)國(guó)家都來(lái)向秦國(guó)求援。秦國(guó)名將司馬錯(cuò)認(rèn)為“得其地足以廣國(guó)，取其財(cái)足以富民繕兵，不傷眾而彼已服焉。”
建議秦惠文王應(yīng)當(dāng)趁此機(jī)會(huì)出兵平息巴蜀戰(zhàn)爭(zhēng)，并且占據(jù)巴蜀之地為秦國(guó)國(guó)土。得到蜀國(guó)地區(qū)的人力、物力和地理位置優(yōu)勢(shì)便可以伺機(jī)吞并楚國(guó)。
然后秦惠文王命司馬錯(cuò)率領(lǐng)大軍將巴蜀之地納入到秦國(guó)版圖，后來(lái)又平定了陳莊之亂、公子煇叛亂，其后秦國(guó)在巴蜀地區(qū)設(shè)立郡縣制管理當(dāng)?shù)厥聞?wù)。
盡管巴蜀之地地域遼闊，但是由于當(dāng)?shù)厮底匀粸?zāi)害頻發(fā)。蜀地百姓的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式依然十分落后，巴蜀之地并沒(méi)有得到有效的開(kāi)發(fā)和利用。
因此雄心勃勃想要一統(tǒng)天下的秦國(guó)勢(shì)必要改變巴蜀之地的社會(huì)現(xiàn)狀，使其成為秦國(guó)除關(guān)中平原地區(qū)以外最重要的糧食產(chǎn)地。因此在巴蜀之地修建水利工程，保障當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)免受惡劣的自然環(huán)境影響。
公元前256年，秦國(guó)任命李冰為蜀郡太守。初到蜀郡的李冰父子看到蜀中地區(qū)百姓生活疾苦，水旱自然災(zāi)害時(shí)刻困擾著蜀中地區(qū)百姓，于是對(duì)蜀郡范圍內(nèi)的水系湖泊進(jìn)行了考察，然后尋訪蜀郡地區(qū)有豐富治水經(jīng)驗(yàn)的工匠商討修建一個(gè)水利工程，徹底根除成都平原地區(qū)的水患和灌溉問(wèn)題。
工程地址便選在了成都平原西側(cè)岷江上。工程設(shè)計(jì)的基本原則是因地制宜、科學(xué)規(guī)劃、充分利用自然條件和當(dāng)?shù)夭牧稀?/p>
中國(guó)古代水利專家、蜀郡太守李冰畫(huà)像
都江堰水利工程由三大主體工程組成，分別是魚(yú)嘴分水堤、寶瓶口進(jìn)水口和飛沙堰溢洪道。接下來(lái)對(duì)其進(jìn)行一一介紹。
1、開(kāi)鑿寶瓶口進(jìn)水口
首先，李冰父子率領(lǐng)當(dāng)?shù)匕傩臻_(kāi)鑿寶瓶口進(jìn)水口，進(jìn)水口的開(kāi)鑿位置選在前山伸向岷江的山脊之上，因?yàn)殚_(kāi)鑿出來(lái)的進(jìn)水口形似瓶口且功能特殊，因此被稱為寶瓶口。
由于先秦時(shí)期火藥尚未發(fā)明，因此李冰父子率領(lǐng)當(dāng)?shù)匕傩找诲N一釬開(kāi)鑿山體巖石，當(dāng)?shù)匕傩諡榱烁纳妻r(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件不怕艱辛。后來(lái)李冰父子為了加快工程進(jìn)度，減少浪費(fèi)民力物力，采用煅燒巖石斷面，再淬以冷水，利用熱脹冷縮和巖石應(yīng)力原理使巖石爆裂脫落。
而前山被寶瓶口進(jìn)水口分割開(kāi)來(lái)的山脊則被稱為離堆，同時(shí)將開(kāi)鑿出來(lái)的棄石料也堆放在離堆之上。今天成為了離堆公園，建設(shè)有伏龍觀一座。
從離堆公園上俯視寶瓶口
2、修筑魚(yú)嘴分水堤
寶瓶口進(jìn)水工程修建完成后，雖然可以起到引流和灌溉的作用。
但是由于寶瓶口進(jìn)水口河道河底地勢(shì)較高，江水在枯水期很難流入到寶瓶口進(jìn)水口。因此李冰父子又率領(lǐng)當(dāng)?shù)匕傩赵谶M(jìn)水口上游修建了一座分水堤，因形似魚(yú)嘴，因此被稱為魚(yú)嘴分水堤。
剛開(kāi)始修筑分水堤壩采用的是直接往岷江江水之中拋石的方法，結(jié)果湍急的江水很快便將石塊沖走，根本無(wú)法筑成堤壩。后來(lái)李冰發(fā)現(xiàn)蜀中地區(qū)盛產(chǎn)竹子，而當(dāng)?shù)匕傩諝v來(lái)有用竹子編制竹籠的習(xí)慣。
于是李冰采取“破竹為籠，圓徑三尺，長(zhǎng)十丈，以石實(shí)之。累而壅水。”（唐·李吉甫《元和郡縣志》）。
果不其然，當(dāng)填滿塊石的巨型竹籠拋入岷江之中，江水根本無(wú)法沖走這些竹籠，竹籠逐漸積少成多，慢慢形成一道分水堤壩，猶如一座江中小島。
魚(yú)嘴分水堤修筑完成之后，岷江水便在魚(yú)嘴處被一分為二，分為內(nèi)江和外江兩條河道，外江用來(lái)作為汛期泄洪防澇；而內(nèi)江則作為灌溉用水通過(guò)人工渠引入到成都平原之中，灌溉成都平原的百萬(wàn)畝農(nóng)田。
后世書(shū)中記載：“又開(kāi)二渠，由永康過(guò)新繁入成都，稱為外江；一渠由永康過(guò)郫入成都，稱為內(nèi)江”。
3、設(shè)置飛沙堰泄洪道
魚(yú)嘴分水堤和寶瓶口進(jìn)水口配合使用，便可以很好的起到引水灌溉的功能。然而如果只有魚(yú)嘴分水堤和寶瓶口進(jìn)水口，使用一段時(shí)間后就會(huì)出現(xiàn)河道被沉積的泥沙瘀堵或者魚(yú)嘴被沖毀的情況發(fā)生。
為了增強(qiáng)都江堰水利工程的分洪和除害能力，因此在魚(yú)嘴分水堤的外江之中修建了泄洪道，這樣可以保障無(wú)論是洪水期和枯水期，內(nèi)江都能夠保持相對(duì)穩(wěn)定的進(jìn)水量。
而且在泄洪道的前方河道之中采用有弧形彎道設(shè)計(jì)，外江水進(jìn)入河道后會(huì)形成漩渦流，將沉積在河道中的泥沙帶走，避免瘀堵內(nèi)江河道和泄洪道。
而且由于都江堰水利工程設(shè)計(jì)合理，因此形成不同時(shí)節(jié)兩種“分四六”的奇特功能。春耕時(shí)期正值枯水季節(jié)，此時(shí)岷江來(lái)水量較少，水位較低。
經(jīng)過(guò)魚(yú)嘴分水堰之后，六成流入到內(nèi)江，四成流入外江。而到了夏季洪水期，岷江來(lái)水量變大，水位抬高。則六成流入外江，四成流入內(nèi)江。
經(jīng)過(guò)李冰父子率領(lǐng)蜀郡百姓經(jīng)過(guò)數(shù)年的努力，充分發(fā)揮古代勞動(dòng)人民的集體智慧，都江堰水利工程正式建成并且造福當(dāng)?shù)匕傩眨S后蜀中地區(qū)的歷代統(tǒng)治者和當(dāng)?shù)毓賳T都堅(jiān)持著不斷疏浚和加固都江堰水利工程的歷史使命。
漢靈帝劉宏在位時(shí)設(shè)置“都水椽”和“都水長(zhǎng)”職務(wù)，負(fù)責(zé)維護(hù)堰首工程；蜀漢時(shí)期的丞相諸葛亮設(shè)立管理工程的堰官，并“征丁千二百人主護(hù)”（《水經(jīng)注·江水》）。
其他歷史時(shí)期，都江堰水利工程所在地的縣令均作為工程第一責(zé)任人，負(fù)責(zé)堰首工程的運(yùn)營(yíng)維護(hù)和加固工作。
被稱為“魚(yú)嘴”的分水堤首部
宋朝時(shí)期，都江堰水利工程正式建立歲修制度。歲修的時(shí)間要求：每年的冬天和早春時(shí)節(jié)等枯水期，又逢農(nóng)事生產(chǎn)空閑時(shí)期，當(dāng)?shù)毓賳T要對(duì)都江堰水利工程進(jìn)行修復(fù)工作。
歲修的技術(shù)原則：“深淘灘，低作堰”。主要包括對(duì)堰體工程進(jìn)行修整，河道清淤至觸碰到灘底埋設(shè)的石馬為準(zhǔn)，而堰體工程的頂高程則和巖石上的水則齊平（水則：中國(guó)古代的水尺，李冰設(shè)立三座石人作為水則）。
古法歲修時(shí)采用榪槎作為截流工程，設(shè)計(jì)巧妙，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，而且可以就地取材。
后來(lái)由于石馬的位置受到地震和洪水等外力因素會(huì)發(fā)生輕微變化，再加上隨著歷史的推移，岷江河流來(lái)水量也發(fā)生變化。
因此明朝時(shí)期重新勘定都江堰水利工程的水位，并且采用固定的長(zhǎng)鑄鐵替代原有的石馬作為歲修清淤河道的標(biāo)記物。
現(xiàn)如今寶瓶口的左岸邊還存有三根臥鐵，臥鐵上清晰記載著各自的鑄造時(shí)間，先后為明萬(wàn)歷年間、清同治年間和民國(guó)十六年（公元1927年）。
都江堰水利工程之所以能夠歷經(jīng)2000多年而依然發(fā)揮著重要的功能和作用。
一方面是因?yàn)槔畋缸舆x址科學(xué)合理；修筑過(guò)程中根據(jù)需水量科學(xué)計(jì)算工程規(guī)模，設(shè)立水則，建立科學(xué)有效的加固修復(fù)原則。
另一方面則是因?yàn)闅v朝歷代的勞動(dòng)人民謹(jǐn)遵古訓(xùn)，不辭辛苦、不畏艱難，堅(jiān)持不懈地對(duì)都江堰水利工程進(jìn)行加固、疏浚和重新測(cè)算不同時(shí)期的最佳進(jìn)水量，嚴(yán)格執(zhí)行歲修制度。
都江堰水利工程的充分展現(xiàn)出中國(guó)人民堅(jiān)持不懈的匠人精神，使得都江堰水利工程得以歷久彌新，不斷煥發(fā)出新的活力。都江堰水利工程滋養(yǎng)的都江堰灌區(qū)也成為了我們國(guó)家三大特大灌區(qū)之一，為天府之國(guó)的百姓帶來(lái)安居樂(lè)業(yè)的生活！
陳悅?cè)A