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经典生态工程——都江堰
2007年05月23日 来源: 都江堰 作者: 佚名 浏览：
■都江堰的自然条件和历史背景
水有三性：流动性，可视性，实践性。水利工程决策正确与否，很快就会得到验证。决策错误的水利工程损失大、难纠正。正确的水利工程既要符合自然规律，又要符合社会经济发展的需要。都江堰工程是二者统一的典范。从某种意义上讲，读懂了都江堰，对领导就取得了领导水利工作的主动权；对水利科技工作者，就掌握了提高工程设计水平的客观标准。
任何事物的产生和发展都不是偶然的，都有其特定的自然和历史条件，都江堰亦然。该工程建于我国战国时代，至今已有2260年的历史，为蜀守李冰所建。这一水利工程集中国水利科学之大成，独步千古，历久不衰，享誉中外，2001年在联合国澳洲会议上被确定为世界文化遗产。
现在号称“天府之国”的成都平原，在古代是一个水旱灾害十分严重的地方。李白在《蜀道难》这篇著名的诗歌中“蚕丛与鸟凫，开国何茫然”、“人或成鱼鳖”的感叹和惨状，就是那个时代的真实写照。这种状况是由岷江和成都平原“恶劣”的自然条件造成的。
岷江是长江上游的一大支流，发源于四川与甘肃交界的岷山南麓，分为东源和西源，东源出自弓杠岭，西源出自郎架岭。两源在松潘境内漳腊的无坝汇合。向南流经四川省的松潘县、都江堰市、乐山市，在宜宾市汇入长江。岷江干流长735km，流域面积13.5万k㎡，落差3560m，平均坡度4.83‰，总水量年均150亿m3左右。主要水源来自山势险峻的右岸，大的支流黑水河、杂谷脑河、大渡河、青衣河、等都是由右岸山间岭隙溢出，雨量主要集中在雨季，所以岷江之水涨落迅猛，水势湍急。
岷江出岷山山脉,从成都平原西侧向南流去，对整个成都平原是地道的地上悬江,而且悬得十分利害。成都平原的整个地势从岷江出山口玉垒山，向东南倾斜，坡度很大，都江堰距成都50km，而落差竟达273m。在古代每当岷江洪水泛滥，成都平原就是一片汪洋；一遇旱灾，又是赤地千里，颗粒无收。岷江水患长期祸及西川，鲸吞良田，侵扰民生，成为古蜀国生存发展的一大障碍。在灾害频繁、长期与水患斗争的过程中，涌现出多位治水英雄，积累了丰富的治水经验，当时水利学已发展到相当高的水平，河流的某些重要运动规律已被人们认识，为李冰父子建设都江堰奠定了技术理论基础。
都江堰的创建，又有其特定的历史根源。战国时期，刀兵峰起，战乱纷呈，饱受战乱之苦的人民，渴望中国尽快统一。适巧，经过商鞅变法改革的秦国一时名君贤相辈出，国势日盛。他们正确认识到巴、蜀在统一中国中特殊的战略地位，“得蜀则得楚，楚亡则天下并矣”(秦相司马错语)。在这一历史大背景下，战国末期秦昭王委任知天文、识地理、隐居岷峨的李冰为蜀国郡守。李冰上任后，首先下决心根治岷江水患，发展川西农业，造福成都平原，为秦国统一中国创造经济基础。他充分利用、发展当时的治水经验，正确选择堰址，科学设计工程布局，组织带领人民克服重重困难，经过八年的努力，终于建成了这一历史工程----都江堰。
■都江堰的工程结构及基本原理
李冰所创建的都江堰是一个科学、完整、极富发展潜力的庞大的水利工程体系，是巧夺天工、造福当代、惠泽未来的水利工程的杰作，是区域水利网络化的典范。说她造福华夏、称奇世界、影响深远毫不为过。后来的灵渠、它山堰、渔梁坝、戴村坝一批历史性工程，都有都江堰的印记。其工程结构主要由渠首工程、附属工程和灌渠系统工程组成。渠首工程主要由鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口组成；附属工程由百丈堤、人字溢洪堰组成；渠系工程主要由内江总干渠、沙黑总干渠、金马河干渠等组成。建国后，为解决都江堰工程维修期间的城市供水问题，又特别设计增建了工业引水暗渠。
都江堰工程能够独步千古、历久不衰，其科学奥妙之处，集中反映在以上三大工程组成了一个完整的大系统，形成无坝限量引水并且在岷江不同水量情况下的分洪除沙、引水灌溉的能力，使成都平原“水旱从人、不知饥馑”，适应了当时社会经济发展的需要。解放后，又增加了蓄水、暗渠供水功能，使都江堰工程的科技经济内涵得到了充分的拓展，适应了现代经济发展的需要。
勤劳智慧的川西人民，在发展李冰所创建的都江堰事业的过程中，正确处理分水泄洪、引水灌溉、低堰排沙、运行维修等各种矛盾关系，紧紧依托自然条件、充分运用工程技术解决了各种问题，积累了极为丰富的治水经验。“深淘滩、低作堰”六字诀，新、旧两个版本的“三字经”，为我们留下了系统、完整而又非常具体的治水经验。认真学习研究和推广都江堰经验，对治理黄河、解决山东的水问题，加快水利网络化建设，发挥我省乃至全国自然地理优势，优化生态环境仍然意义重大。
理论是经验的升华，可以把复杂的问题简化，并在这个基础上提出解决问题的科学方案和正确办法，对现实工作具有更广泛的指导作用。那么，丰富的都江堰经验，能否概括出对水利事业的发展更具普遍意义的理论呢？我认为是可以做到的。
以“三约束”理论分析都江堰经验，都江堰工程是最早体现系统工程思想、优化“硬约束”的典范。该工程针对岷江与成都平原的悬江特点与矛盾，充分发挥水体自调、避高就下、弯道环流特性，“乘势利导、因时制宜”，正确处理悬江岷江与成都平原的矛盾，使其统一在一大工程体系中，变水害为水利。具体讲，以三维空间巧妙构筑相互依存、相互制约的渠首“三大工程”，优化岷江特定区段的硬约束，形成不同流量条件下的主流走势、环流力度，造成岷江不同流量条件下的内、外江不同的水沙分配比，克服川西自然地理劣势，优化岷江和成都平原的关系，发展水利网络化，使其最有利于当地经济的稳定持续发展。其三维空间的关系是：平面布局是基础、是前提；立面结构是在平面布局的基础上历经千载，反复优化逐步形成的。
从对都江堰工程原理的初步概括，可看出都江堰历久不衰、直到发展到今天的辉煌，决定于以下四点：
第一、充分发挥岷江悬江优势
岷江高悬于成都平原之上，是地道的悬江。李冰既看到岷江悬江危险、制造灾难的一面，又看到它饱藏潜力、可以开发利用的一面。岷江坡陡流急，平均坡度4.83‰ ，都江堰以下5—7 ‰ 。岷江从成都平原西侧直流向南，成都平原依岷江从西向东、从西北向东南逐步倾斜，坡度6‰左右，李冰通过工程措施，正确处理这种相位关系，使岷江悬江劣势转化为悬江优势，从而创造出伟大的都江堰事业。
第二、建设硬约束保障工程体系
整个都江堰工程设计巧妙、牢固可靠、相互衔接、完整配套，形成优化强化硬约束，尽兴岷江之利，尽除岷江之害的工程保证。所谓优化强化硬约束，即通过工程措施，改善和加强河道对河流的约束条件，使之兴利避害，造福一方。还应该指出的是，直接利用每年岁修“深淘滩”挖出的泥沙、鹅卵石，建设低堰、高岸、渠系水库，从而形成科学、状观、十分可靠的防洪大堤，完整的渠系，星罗棋布的水闸和水库，从而建成了一个功能不断延伸的水利工程体系。这既保证了都江堰工程自身的成功，也为各大江河的治理提供了具体、完整的经验。
第三、采取符合岷江实际的泥沙处理方式
都江堰工程历经了初创、改进优化的长期发展过程。这一发展过程是围绕宝瓶口和处理泥沙展开的，正确处理泥沙是都江堰能够长期使用的重要条件。李冰造宝瓶口，位置选在成都平原的最高点，岷江出山谷，曲率逐步变大的河道下端，使环流力度逐步加大，形成了环流飞沙的态势；宝瓶口呈倒梯形，下接人字堤、飞沙堰，提高了溢流飞沙效果。据统计，都江堰可以把98%的泥沙留在岷江，进入宝瓶口的泥沙只占2%；岷江水推移质多，悬浮质少，也是增强飞沙效果的重要原因。这是一种适应岷江实际的、十分巧妙的特定的泥沙处理方式。我们学习都江堰经验，重要的是学习都江堰具有普遍意义的变悬江之害为悬江之利的工程体系，不是单纯的学它特定的泥沙处理方式。
第四、坚持水利网络化的正确方向
经过二千多年特别解放以来的发展，都江堰工程灌排网络已覆盖了整个成都平原，与此相配合设计建设了星罗棋布的引蓄水库、调节闸，使其真正实现了水利网络化，灌溉能力逐步扩大，由初创时的七十万亩、明清时的300万亩，建国初期的282万亩，至今天增加到1003万亩以上，成为全国第一个实灌面积突破千万亩的特大型灌区。其工程体系包括渠首枢纽、灌区各级引水渠道、各类工程建筑物和大中型水库。现有干渠55条2437km，水闸998座，隧洞334座，大、中、小水库337座，总蓄水能力已达15亿m3。都江堰灌区的水利网络化为整个沿黄地区乃至全国的水利事业的发展指明了方向，提供了榜样。可惜在我国漫长的轻视科技的封建时代，虽不乏文人赞扬都江堰的诗篇，甚至神话传说，却对都江堰的科学内涵研究不够，推广不力，致使在祖国不少基本具备建设“都江堰”条件的地方，未能建成这样的工程，成为历史的遗憾！