都江堰,始建于秦昭王末年(公元前256年-公元前251年),位于四川省都江堰市岷江干流,历经2280年,是世界上现存历史最久远的无坝引水工程。
都江堰由秦国蜀郡太守李冰主持兴建,经历代不断改造与完善,沿用至今。渠首枢纽包括鱼嘴、飞沙堰和宝瓶口三项主要工程,分别起到分水、泄洪排沙和引水作用。
鱼嘴——位于江心沙洲顶端,将岷江分成内外二江,外江以泄洪为主,内江为引水总干渠。因选择在特定位置,在分水时具有调节内外江水流比例的作用,在旱涝时期形成不同的四六比例,适应了灌溉与防洪的需要。
飞沙堰——位于内江右岸的弯道处,比内江河床高两米,可将多余的水排出,起到泄洪排沙作用。岷江流量越大,飞沙堰排洪作用也越大。出现百年一遇的洪水时,可排出内江流量的四分之三以上。
宝瓶口——位于内江左岸,为人工开凿而成,起到向下游引县城水灌溉作用,并防止内江洪水过多进入成都平原。当内江洪峰超过一定值以后,宝瓶口的进水流量就很少再增加:出现特大洪水时,飞沙堰会自行溃决,加速泄量,使宝瓶口前水位迅速下降。宝瓶口的引排水控制功能,对下游灌区的防洪涝作用很大。
都江堰是中国古代科学技术优势的结晶:其分水鱼嘴的曲面设计、飞沙堰的弯道排沙,均暗合现代流体力学原理;其地理勘测技术,通过实地勘测选定宝瓶口位置,利用火烧水浇法开凿山体,巧妙利用了热胀冷缩原理;其数学与工程结合,各部分尺寸比例精确,如“卧铁”埋于河床标记清淤深度,确保对工程的科学维护。
都江堰的经济价值在于,使成都平原从旱涝频发变为“水旱从人”的粮仓,支撑了秦国统一和后续历代王朝的西南开发,至今仍在灌溉超1000多万亩农田,惠及2000多万人;其文化意义,体现了道家“道法自然”的哲学思想,成为中国古代工程与自然和谐共生的典范,并于2000年被联合国教科文组织列入世界文化遗产名录。
都江堰的生态可持续性体现在:一是无坝设计。避免截断河流生态,保护鱼类洄游和河道自然形态,与现代生态水利理念高度契合;二是就地取材。采用竹笼装卵石、木桩固定等工艺材料环保且易于修复;三是千年不衰的维护机制。“深陶滩,低作堰”六字治水箴言,指导后人定期清淤、维护堰体,保障工程长效运行。当时还建立了堰官、岁修制度,延续至今成为工程可持续管理典范。今年3月18日至4月30日,都江堰景区6号门(秦堰楼)进行封闭改造提升。
都江堰的创新核心在于,以极简的工程结构和复杂的水利功能,通过自然规律而非对抗自然的方式解决问题。其设计理念至今对全球水利工程(如荷兰三角洲工程、美国田纳西流域治理等),仍有重要启示。都江堰设计巧妙,效益卓著,是闻名世界的水利工程,被誉为“古代系统工程的巅峰之作”。
作为中国古代著名水利工程,都江堰常出现在文人墨客笔下。如唐代诗人岑参《石犀》“江水初荡潏,蜀人几为鱼”,追述了都江堰修建前蜀地水患惨状况;而杜甫《登楼》“锦江春色来天地,玉垒浮云变古今”,又借山水抒写了历史沧桑;清代董湘琴《灌阳竹枝词》“堰遏都江浪,民怀太守恩”,展现百姓对李冰治水使都江堰造福农桑的感恩;近代黄炎培《都江堰》“离堆锁峡走雷霆,李冰伟绩二千年”,则直接赞颂了李冰治水功绩,神采飞扬,脍炙人口。
(作者系国家教育咨询委员会委员、中国科技馆原馆长)