世界遗产都江堰:2300年前的水利奇迹如何造就天府之国?
都江堰在春秋战国时期属于蜀的疆域。早在秦惠文王时期,秦国就通过商鞅变法大大增强了国力,开启了征服六国(楚、齐、燕、赵、魏、韩)统一天下的进程。但由于当时的各种条件,在征服六国的顺序上有一些差异。
以司马错将军为代表,主张先攻蜀,因为蜀的地理位置很重要。蜀国一旦打下,就可以通过长江及其支流向下游进攻楚国,蜀国与邻国巴基斯坦之间一直存在纷争。这对秦国联合抗蜀是非常有利的。当时司马错对秦惠王说:“蜀有叛乱,其国富庶,布帛金银足可军用。水连楚,有巴国之力。向东漂一艘大船到楚、楚就可以获得。得蜀则得楚,楚亡则天下并。”
但司马错提出的“得蜀即得楚,得楚即合天下”的军事主张,符合秦国统一天下的实际情况,所以先攻蜀的主张很快被秦惠王采纳。
众所周知,今天的蜀国位于四川盆地,四川盆地被青藏高原、大巴山、华蓥山、云贵高原等海拔1000米至3000米的高原和山地所环绕。地形复杂,易守难攻。按诗人李白的说法是“蜀道难入青天”。
秦国之所以率先讨伐蜀,与公元前316年的一场战争有关。当时蜀国出兵攻打巴基斯坦,巴基斯坦不得不向秦国求援,于是秦惠文王派司马措帮助巴基斯坦攻打蜀国。蜀国被灭后,秦国顺势灭了巴基斯坦,于是巴蜀之地归秦国管辖。
在蜀、巴相继被灭后,秦国趁机向楚国进发,但是楚国的实力在战国七雄中仅次于秦国,这就意味着秦楚之间的较量不是三两年就能打起来的(实际上是公元前223年楚国被灭),而秦国灭蜀后,蜀又相继起兵,于是蜀国被撤销,改蜀郡为秦国的粮仓和驻军地。
古时候兵马未动粮草先行。蜀郡(今成都地区)地处平原,地势相对较低,西部岷江自北向南流淌。虽然离平原中心只有二三十公里,但马车作为古代最先进的交通工具,实属不易。更重要的是,中国整体地形西高东低,所以岷江是整个成都平原上名副其实的“悬河”。另外,岷江流经的四川盆地西部是多雨地区。岷江洪水时,东侧平原汪洋一片,洪水退去后却是千里沙石。此外,岷江东侧的雷宇山阻碍了岷江的东流,导致成都平原常年旱涝灾害。
公元前256年,在“楚为蜀之钥,楚为天下之钥”的军事命题下,通晓天文地理的蜀郡知府李冰和他的儿子(二郎神的原型李二郎)奉王之命,于公元前256年至公元前251年修建都江堰,把水旱灾害十分严重的成都平原变成了秦国统一的军事粮仓,也成了成都平原。
岷江是长江上游“母亲河”的重要支流。它发源于四川和甘肃交界处的岷山南麓。其东源、西源向南流经松潘县、都江堰市、乐山市,在宜宾市东北部汇入长江干流,全长711km(大渡河为主源的话65438+)。
上任后,李冰实地考察了岷江情况。他提出,要根治成都平原的水旱问题,必须进行排水引水。他发现,岷江流经都江堰雷宇山西侧时,由于山体坚硬,阻挡了水流的去路,使河道近似圆弧。在雷宇山挖一个洞,把岷江水引到成都平原,可以解决灌溉、交通、防洪、抗旱等许多问题。
由于山石坚硬,在当时没有火药的情况下,仅仅用鹤嘴锄凿就要花近30年的时间。李冰想到了热胀冷缩的方法。首先,用火加热岩石,然后用水浇灌。岩石裂开松动后,就更容易挖掘了。就这样,李冰工作了将近8年,雷宇山终于被凿出了一个20米宽、40米高、80米长的洞。这个洞被命名为“宝瓶口”。
“宝口口”引水工程虽已完工,但岷江东岸被高山阻隔,河水一般难以如预期从“宝口口”流向成都平原。这时,李冰父子领着人在宝瓶口上游不远处筑起了引水堰。他们在竹笼里装满石头,堆在河中央,形成一个狭长的类似鱼嘴的人工岛,就是我们今天看到的样子。
“余醉”建成后,闽江直接分为外江和内江。外江河主要用于泄洪,而内江的水有很大一部分是从宝口港流向成都平原。鱼嘴堤乍一看简单,其实蕴含着深刻的科学道理。
首先,内江和外江的宽度和深度不一样,不同时期的水量分布也不一样。内江窄而深,外河宽而浅,所以不同时期一深一浅一宽一窄所分担的水量是微妙变化的。在冬春枯水期,岷江水量减少。由于内江河深,主河道线在内江凹岸附近,约60%的水流经内江,而外河较浅,约40%的水流经外河,从而保证了农田灌溉用水。另一方面,在丰水期,岷江水位大幅度升高,河流主线相对顺直。由于内江河窄,外河宽,雨季约40%的水流经内江,60%的水流经外河,避免了农田被淹。这就是著名的“四六引水”。这说明鱼嘴的功能设计还是有它的魔力的。
其次,除了鱼嘴引水堤之外,宝口瓶口及其东面的“飞沙堰”也能起到引水控水的作用。瓶口的宽度和高度较小,通过的水量有限。而且飞沙堰其实是一个高度比较低的坝。当流经飞沙堰东侧的水量较小时,低水位的水会通过瓶口流向成都。水位升高,一部分水会越过飞沙堰流回外河,所以这也是瓶口和飞沙堰控制水量的神奇之处。
最后,水利工程建设中很重要的一点就是排沙功能。如果泥沙不能有效排出,一旦大量泥沙淤积,水利工程的运行就会受到影响(三门峡水库就是一个例子)。李冰巧妙地运用了一些物理原理,让都江堰的清淤功能设计显露出大自然中的神奇。根据弯道水流定律,即水面含沙量少的河流会沿着河流弯道处的凹岸流动,而底部含沙量多的河流会沿着凸水面流动。据统计,这种泥沙分离的比例从余醉引水大堤开始约为2:8,即20%的泥沙会到内江,80%到外江,也就是俗称的“28%泥沙分离”。
当然,泥沙进入内江后,并没有完全流向成都方向或沉积在内江,而是因为飞沙堰和左岸岩壁(水流方向)的存在,阻挡了底层水流的去向,产生了旋涡。当内江水量超过瓶口流量上限时,多余的水会通过飞沙堰漏入外江,流向内江的泥沙约有15%随水流从飞沙堰排出,从而保证了,
另外,任何水利工程都离不开后期维护,都江堰水利工程也不例外。事实上,在冬春枯水期,都江堰整修,尽可能把内江、外江淤积的泥沙冲走,加固飞沙堰,就是民间广为流传的“年修”。
正是因为历代人民对都江堰的精心维护,都江堰才得以持续稳定地运转到今天,甚至历经了近2300年的风雨洗礼。都江堰虽然地处中国龙门山断裂带,但它甚至经受住了2008年汶川地震的残酷考验,足以看出工程的伟大。
他还在蜀郡主持兴办其他水利工程,在广都造桥挖盐井,为成都平原开发和农业生产做出了巨大贡献。李冰治水的传说自东汉起就有了,唐代在道江县(今都江堰市)建有李冰寺。李冰之子李二郎帮助治水的神话,从北宋开始流传。在民间传说中,神话人物二郎神的原型是李冰的儿子。
知府李冰在蜀郡任职期间,还修建了其他水利设施,主持修建了桥梁和盐井,为川西农业开发和成都平原开发做出了巨大贡献。