这项战国始建的水利工程，为何能造福人类两千年？

余秋雨先生在游览了都江堰和青城山后，留下了“拜水都江堰，问道青城山”的名句。其中都江堰作为成都平原重要的水利工程，两千年来一直发挥着重要的作用，为后世带来了无尽的福祉。然而，水文治理自古以来就是我国的重大课题，黄河的治理就是一个典型的例子，历朝历代都投入了大量的人力物力，但至今仍未能完全解决。气候变化和河道演变等因素都对水利工程的后续维护造成了挑战，难以持久。

那么，都江堰的特别之处在哪里呢？为何它能使得成都成为“天府之国”？它的修建过程又是如何的？都江堰为何能够使用至今？这与它的科学设计、施工质量和适应环境的能力密切相关。同时，都江堰也是我国古代劳动人民智慧的结晶，体现了人与自然和谐相处的理念，这是它能够历经千年而不衰的重要原因。

都江堰

▏岷江的水患

岷江，作为长江的重要支流，其河口每秒的平均流量大约在2800立方左右，这使得它的年径流量比黄河还要多出一倍。它的流域面积广阔，达到了135882平方公里，其中126280平方公里位于四川。岷江流经多个地方，包括汶川、成都、眉山、乐山、双流等，其水文特征以都江堰为上游，是当地的主要水源。

在古代，诗歌和文章中描绘的蜀地四川盆地和周边地区，山体峻峭。正如李白在《蜀道难》中所描述的：“上有六龙回日之高标，下有冲波逆折之回川”。四川境内有许多崎岖的高山，但穿过这些高山之后，可以看到由江河冲击而成的平原。平原地区的经济发展潜力巨大。然而，在修建都江堰之前，一旦遭遇洪涝，整个成都平原便会沦为汪洋大海，发展几乎无从谈起。

四川作为盆地，气候属于亚热带季风气候，这里的主要农作物是水稻，尤其是成都平原。水稻的生长和成熟季节在夏秋两季，这两个季节也是岷江洪水多发的季节。在都江堰还未改名之前，它被称为“湔堋”，是青藏高原和成都平原的过渡地带。岷江自上而下，直接冲向都江堰。那时的人们面对汹涌的洪水，几乎束手无策，面临着“人或成鱼鳖”的窘境。

然而，岷江并没有因为发洪水而摧毁整个成都平原，而是选择了绕开玉垒山，向南进军。这就导致了成都平原西部地区洪水多发，而东部地区则十分干旱。它既带来了丰富的水资源和丰饶的物产，也带来了洪涝等自然灾害的挑战。然而，正是这些挑战促使人们去寻求解决方案，都江堰的修建，使得四川地区在面对自然灾害时，能够保持稳定和繁荣。

▏都江堰的修建

在战国末期，秦昭王认识到巴蜀地区对国家战略的重要性，他派遣了一位通晓天文地理的能人李冰，担任蜀郡的太守。公元前256年，李冰上任后，他的首要任务就是根治岷江的水患，发展当地的农业，为秦国统一中国打下坚实的经济基础。

李冰带着他的儿子，与当地的治水专家一同研究，他们借鉴前人的经验，同时对岷江地区的地形和水流进行了深入的实地考察。最后，他们决定将工程地点选在岷江穿越山地和平原交界处的玉垒山，这里是成都扇形冲积平原的顶点，也是理想的分水引流的地点。这样可以确保灌区的分流灌溉。

都江堰水利工程主要分为三个部分：“鱼嘴”、“飞沙堰”和“宝瓶口”。这三个部分各自分工明确，配置合理，使得都江堰能够长久的发挥其功效。李冰和他的团队精心设计，巧妙地利用自然条件，使得都江堰能够有效地防洪、分流、引水，为当地的农业和人民的生活提供了有力的支持。

▏都江堰的三大部分及其工作原理

1、鱼嘴

在江心深处，矗立着一处奇特的景观，它犹如大自然的鬼斧神工，将岷江巧妙地一分为二，这便是都江堰的鱼嘴部分。鱼嘴，顾名思义，其形状宛如鱼的嘴巴，将滚滚岷江分为内外两支。它主要承担着行洪的重任，确保江水在汛期能够顺利通过。内江位于东侧，作为人工引水的总干渠，承担着为农田提供灌溉用水的职责。内江的取水口宽达150米，外江的取水口则略窄，宽130米。

巧妙利用地形优势，鱼嘴按照特定的分水比例调节江水流向。在春暖花开的季节，岷江水位较低，约四成的江水流入长江，六成则流向内江，确保春耕用水的需求。而当春夏之交，雨季来临，水位上涨，鱼嘴则发挥其神奇的功能，将六成的水导向外江，四成流入内江。这样的分流比例，既保护了灌溉区域不受洪水侵袭，又满足了农田的用水需求。

杩槎

鱼嘴的设计之精妙，还体现在其与周围环境的和谐共存上。外缘的内、外金刚堤与鱼嘴相互呼应，共同维持着分流比例的稳定。这其中的奥妙在于利用了弯道水线的运动规律：水多时走直，水少时走弯。在丰枯水期水流中泓线偏转的临界点，不同水位的水流会根据需要流入内江或外江。为了更好地调控水流，人们还采用了一种古老的调节方法——制作杩槎。通过三根相互捆绑的木桩制成一个三角支架，在需要施工的位置放置杩槎并连接，同时每个杩槎里面还会放置卵石笼，以此保证杩槎的稳固性。这种方法一般在春季流水较少的时候使用，以增大内河的水流供给。

如今，鱼嘴部分的设计和建造更为现代化。传统的杩槎已被永久性水闸所取代，更加注重灵活性以及时间上的稳妥。现在的鱼嘴由坚固的条石浆砌和混凝土筑成，堤坝位置不断向下游延伸，金刚堤也已完成修筑。

虽然历史上鱼嘴的位置曾多次变化，但这并未对整个都江堰水利系统产生太大的影响。百丈堤作为上游位置的标志，与鱼嘴共同协作，帮助泄洪、排沙以及水量调节。这种古老的协作机制在过去和现在都发挥了重要的作用，确保了整个都江堰水利系统的正常运行。

2、飞沙堰

来到飞沙堰，这里是都江堰水利工程的中段部分，主要负责排沙。它建于唐高宗龙朔年间，大约在公元663年，是内江泄洪排沙的主要通道。飞沙堰取自金刚堤下段的一处缺口，位于虎头岩对岸，堰顶高过河床2米。它可以把超出灌溉区水量的水排出至外江，从而保障平原不会受到洪涝作用的影响。

弯道环流是因为离心力的作用，凹岸水位高，水深压力大。在这种压力作用下，凹岸底部的水流流向凸岸，形成了弯道环流。这种环流形成的强大作用力能够将大量砂石“甩”出至外江，从而避免内河於塞。另外，飞沙堰的“低作堰”原则使得超过宝瓶口流量上限的内江水漫过堰顶流入外江。如果遇到大型水涝，堰体会自行溃解，让水流重回岷江正流。这一切都展示了古人的智慧和才能，使得都江堰水利工程能够千年不衰，造福于世世代代的百姓。

3、宝瓶口

在都江堰，有一个令人叹为观止的工程奇迹，那就是宝瓶口。它是都江堰引水工程的标志性部分，由玉垒山向岷江人工开凿出一个缺口。这个缺口呈现出独特的上宽下窄形态，底部宽度约14米，顶部则收缩至28米左右，高度大约18米。宝瓶口的作用在于与飞沙堰一同调节水流。

在古代，这一工程完全依赖人们的智慧和努力，采用火烧石、冷水浇泼等热胀冷缩的方法进行人工开凿。当洪水来临时，宝瓶口与飞沙堰相互配合，使部分洪水流向外江，从而减缓内江水流的速度，达到防洪的效果。经过宝瓶口后，水流顺应地势高低变化，形成分支引水灌溉渠系，滋润了成都平原上广袤的农田。

在宝瓶口的左岸山崖上，刻有数十条石线，被称为水则，每条间隔约30厘米。这是我国最早的水位标尺，用于观测水位涨落。都江堰的水位标尺随着灌溉面积的增加而不断扩展，清朝时期已经达到二十四划。飞沙堰和宝瓶口相互配合，调节水流和排沙。急流经过宝瓶口后在瓶口外形成洄水，称为“伏龙潭”。

都江堰的水利建设充分利用了当地自然条件，对环境影响较小。这里气候分明，雨季降水稳定，使其不仅具有引水灌溉、防洪功能，还具备水运和城市供水功能。如今，都江堰仍然是重要的水利工程，为我国农业、城市发展提供了坚实的支撑。

▏都江堰的岁修

都江堰自修建以来，已为人类造福了两千年。这个工程最大的特点就是完全顺应河流的自然流动属性，丝毫不违背其规律。它之所以能够屹立两千年不倒，皆因它为人们带来的便利，使得两千年来人们从未间断地进行岁修。

在汉灵帝时期，设置了“都水椽”和“都水长”专门负责维护水利工程。到了宋朝，更是制定了至今仍在施行的岁修制度。每年冬春枯水和农闲时，人们会进行岁修，主要任务是修缮水道中的竹笼结构，清理堆积的泥沙。为了测量内水的深度，李冰放置了三个石桩人像，以“枯水不淹足，洪水不过肩”来确定水位。到了明代，石象被一丈长的卧铁所替代。

如今，鱼嘴分水堤的竹笼结构已被钢筋混凝土取代，使其更为坚固。然而，传统的编竹笼至今仍在使用。如今的都江堰水利工程已成为世界上历史最悠久、唯一留存并仍在使用的无坝引水型水利工程。

▏造福后人

千年的历史长河中，都江堰的水利治理如同一座稳固的桥梁，将岷江一分为二，使其不再肆意泛滥，同时也为农田灌溉提供了无尽之源。它不仅推动了早期四川地区的政治、经济和文化发展，更是农业灌溉效益的象征。

随着灌溉渠系的逐步完善，宝瓶口的扩展使得灌溉面积不断扩大，从秦朝时期的郫县直至成都腹地，灌溉面积达到上万顷。进入现代，科技的力量使都江堰的水利工程得到了加固和强化，鱼嘴、宝瓶口、离堆以及所有分水堤都得到了精心保护

如今的都江堰，更胜往昔，其魅力历久弥新。正如一句古语所说：“前人栽树，后人乘凉。”都江堰水利工程从初创至今，一直得到了妥善的管理，使其成为了四川经济发展的重要支柱。

（图片源自网络）

作者 | 几维鸟

毕业于新西兰林肯大学金融专业。对大众科普知识拥有浓厚兴趣，曾在多个科普期刊上发表过科普文章。关注事实，积极探索前沿科技。