都江堰在選址設(shè)計施工及管理中的特點

1、都江堰在規(guī)劃選址、設(shè)計、施工及管理上的特點岷江發(fā)源于四川省松潘縣弓杠嶺，上游匯合百川，戰(zhàn)國時。河水干脆奔騰而下，夾帶大量沙石，流入平原河床淤塞，災(zāi)難頻繁。秦國吞并了蜀國和巴國，設(shè)蜀郡和巴郡。秦王任命李冰為蜀郡郡守治理災(zāi)荒，李冰走遍岷江兩岸，觀山勢、察水情，日夜辛苦，制定治水方案。依據(jù)川西西北高，東南低的地理條件，組織人民鑿開離堆，在岷江激流中修建分水提，在平原上開拓河渠，引水灌田，變害為利，使川西平原成為“天府之國”。都江堰，位于“天府之國”四川的西部，距成都55公里，創(chuàng)建于戰(zhàn)國末期秦昭襄王晚年(公元前256年)，奇妙地興建了魚嘴、寶瓶口、飛沙堰、金剛堤、百丈堤等渠首工程;創(chuàng)建出獨特的建堰治河

2、技術(shù);建立了一整套防沙治水閱歷和嚴密的修理制度以及完警的管理，圓滿地解決了引水和防洪排沙的沖突，歷22,00多年而不衰，使人們長期受益，成為現(xiàn)存世界上最悠久的我國澆灌面積最大的水利工程。在2000年被聯(lián)合國教科文組織列為世界文化遺產(chǎn)，并于2013年在成都召開的國際水利大會上獲頒水利工程遺產(chǎn)獎。下面就都江堰在選址、設(shè)計、施工及管理上的特點作詳細分述說明。一、選址特點成都一帶是一塊盆地，岷江在盆地中流過，土地很肥沃，水源又充足，是個發(fā)展農(nóng)業(yè)的好地方?？墒悄菚r，成都盆地卻年年鬧荒，有的地方澇，有的地方旱，人民生活困苦。為了變更這種狀況，李冰始終沿著岷江到上游去找尋緣由。原來岷江發(fā)源于終年積雪的岷山，

3、上游坡度很大，水流很急。一流到灌縣地方，地勢突然平坦，上游沖下的泥沙就把河道淤塞了。到了夏天，岷山上的積雪溶化，雪水大量往下沖，就沖出河道，漫上岸來，下游就鬧水災(zāi)。灌縣城外有一座玉壘山，攔住了岷江去路，所以岷江以東一大片土地，又得不到水來澆灌。李冰父子倆找出了緣由，便用心探討治理的方法，還虛心地征求當?shù)鼐用竦目捶ㄗ罱K作出安排，帶領(lǐng)人們修治岷江。他們把玉壘山鑿開了一個口子，叫寶瓶口，讓岷江分出一條支流向東流去，一來削減岷江的水量，來可以澆灌岷江以東的土地。這條支流叫做內(nèi)江，內(nèi)江南岸剩下一大堆孤立的巖石，叫做離堆。接下來又帶人鑿開離堆，為了把岷江的水引人內(nèi)江，李冰在寶瓶口上游，利用江心的沙灘，設(shè)計

4、了一個分水堰。他領(lǐng)著人們在沙灘兩旁筑了兩條堤壩內(nèi)金剛堤和外金剛堤，把岷江分成兩支：東邊就是內(nèi)江，用于農(nóng)業(yè)澆灌；西邊流入岷江原來的河道，叫做外江，用于泄洪。都江堰工程位于岷江由峽谷流入成都平原的起始段，居高臨下的特別地理位置，可對成都平原及其相鄰地區(qū)實行自流澆灌。二、設(shè)計特點都江堰水利工程具有獨到的科學性和創(chuàng)建性。它采納“無壩引水”的工程形式，建筑在山川和平原的胭喉要沖。其主要工程由都江魚嘴(分水堤)，飛沙堤(溢洪道)，寶瓶口(引水口)三大工程構(gòu)成。 1.魚嘴分流分沙工程魚嘴在崛江都江堰河段江心洲洲頭，早期用卵石竹籠堆砌成魚嘴狀的分水建筑物，把岷江分成外江和內(nèi)江，也是都江堰第一次分水、分沙工程。

5、外江是岷江的主江道；內(nèi)江則是引岷江水經(jīng)寶瓶口進入成都平原澆灌農(nóng)田一由于魚嘴的位置、形態(tài)、高度選擇恰當。同時，外江大致保持45度的交角，隨著岷江水位漲落及魚嘴受沉沒程度的不同，交角也隨之變更，從而起調(diào)整內(nèi)外江流量的作用中、枯水期岷江流量小，水流走彎，主流繞過魚嘴進人內(nèi)江，使內(nèi)江可分得六成水量，為灌區(qū)春耕供應(yīng)了水量，這時外江只得四成來水。汛期魚嘴大部分被沉沒，岷江水面比降大，使岷江水流取直，外江進口正對眠江上游水流，使其分得六成來水。因岷江卵石推移質(zhì)集中在汛期，所以外江也能排走大部分卵石推移質(zhì)。內(nèi)江分水量則相反，只分得四成來水，從而能減輕內(nèi)江灌區(qū)受洪水和卵石推移質(zhì)的危害【近代大量的探討均證明白魚嘴

6、“分四六”的科學性】。中、枯水期當崛江流量小于500m3/s時，內(nèi)江可分得岷江的水量(簡稱分流量)為55%-60 %；外江只有40%-45%。當主汛期流量達2000 m3/s時，內(nèi)外江分流量各占一半，隨著流量的增加，外江分流量隨之增加，當岷江發(fā)生特大洪水，洪峰流量達7000 m3/s時，外江的分流量達60%。依據(jù)1975-1978年岷江和內(nèi)江的印石推移質(zhì)測驗資料的統(tǒng)計，內(nèi)江的卵石推移質(zhì)平均占岷江的26%，而外江卻占了74%。岷江的卵石推移質(zhì)的年平均輸沙量為已知，從而計算出經(jīng)魚嘴分流分沙后，外江和內(nèi)江的卵石推移每年平均輸沙量分別為7.738*105t/a和2.719*105t/a。由此可見，經(jīng)魚

7、嘴分沙后進人內(nèi)江的卵石推移質(zhì)顯著削減。 2.寶瓶口引水工程寶瓶口位于內(nèi)江左岸玉壘山和離堆之間，李冰利用這里地勢較低的特點而由礫巖組成山地婭口，通過人工開鑿出永久性的進水口，且因其形如瓶狀而將其命名為寶瓶口。寶瓶口口門平均寬度為20m，只有內(nèi)江河道寬度的四分之一其功能是引崛江水澆灌成都平原的農(nóng)田。因組成寶瓶口口門的礫巖反抗水流沖刷的實力較強。所以能長期保持穩(wěn)定。汛期又能限制洪水進人內(nèi)江灌區(qū)，從而起防洪作用。唐代詩人杜甫的石犀行詩句:“蜀人矜夸一千載，泛濫不及張儀樓?！毕鄠鞒啥汲窃谇販缡駮r由張儀設(shè)計的在城西建有張儀樓，杜甫的詩贊頌了寶瓶口的防洪作用。實測資料表明，1964年岷江特大洪水達7700

8、m3/s，而進人寶瓶口流量只有740m3/s，不到岷江洪水總量的10% ,隨著流量的減小，進人寶瓶口的卵石推移質(zhì)也大為削減。由此可見，寶瓶口奇妙地用口門寬度其次次調(diào)整了進八灌區(qū)的水沙，減輕了內(nèi)江灌區(qū)洪水和卵石推移質(zhì)災(zāi)難。 3.飛沙堰溢洪排沙工程飛沙堰是位干內(nèi)江右岸金剛堤下端長度為270 m，堰頂高出內(nèi)江河床2 m，屬側(cè)向溢洪排沙低堰，唐代稱其為侍郎堰，因排沙效果很好，清代道光以后改稱飛沙堰。飛沙堰采納卵石竹籠壘筑而成。用卵石竹籠壘砌的飛沙堰的優(yōu)點是：若遇到大洪水飛沙堰能被沖潰，使其泄洪實力顯著增加，以削減進人寶瓶口的洪水，減輕灌區(qū)的水災(zāi)一但洪水過后必需剛好修復(fù)飛沙堰，并使其保持原有高程。飛沙堰

9、具有調(diào)整水量和泄洪、排沙的功能，奇妙地采納“低作堰”的方法，對岷江水沙進行其次次調(diào)整。自古至今均把堰頂高程筑得較低，僅高于內(nèi)江河床。春耕期間，灌區(qū)需水量較大，而岷江的來水量較小，內(nèi)江流量小于350m3/s，因有飛沙堰的側(cè)向攔水，可將全部水量通過寶瓶口引人灌區(qū)汛期飛沙堰又可泄洪排沙，其數(shù)量隨著眠江來水量的增加而增大。汛期飛沙堰平均能排走內(nèi)江的70%以上的卵石推移質(zhì)，經(jīng)渠首堰兩次分沙調(diào)整后，進人內(nèi)江灌區(qū)的卵石顯著削減。其次還有一些渠首工程及其功能，見下頁表：都江堰渠首工程功能分見表名稱 主要功能協(xié)助及其他設(shè)施的次要作用魚嘴分水分洪 分泥沙金剛堤分水逼水 保證內(nèi)江流量飛沙堰排沙溢洪 節(jié)制內(nèi)江流量溢洪

10、道溢洪排沙 節(jié)制內(nèi)江流量人字堤溢洪排沙 節(jié)制內(nèi)江流量平水槽溢洪排沙 節(jié)制內(nèi)江流量寶瓶口限洪節(jié)制內(nèi)江水量 限泥沙伏龍?zhí)缎钏辽?溢洪 分水百丈堤逼水護岸 使洪水、泥沙趨向外江魚嘴前榪槎節(jié)制內(nèi)江流量愛護魚嘴 沉沙排水 分水 都江堰工程在分水、澆灌及泄洪上主要運用了三大原理。第一，水分四六。岷江在關(guān)口段江面狹窄，起到限制江水流向的作用。小水時，自然江心洲韓家壩出露水面，主流在關(guān)口節(jié)點的限制下被挑向左岸而進人韓家壩左漢，沿百丈堤下泄并直趨內(nèi)江，形成枯水季節(jié)內(nèi)江分六成、外江分四成的自然倒四、六分流。大水時，韓家壩沉沒過流，主流取直，過韓家壩頂后趨向外江，形成洪水季節(jié)內(nèi)江分四成、外江分六成的自然四、六分流

11、。其次，彎道環(huán)流。在都江堰河段，懸移質(zhì)基本屬于沖瀉質(zhì)的范圍，泥沙淤積問題主要是在洪水季節(jié)運動的卵石推移質(zhì)。在小水時段，卵石難以起動，推移質(zhì)泥沙很少，所以內(nèi)江分水六成并無多少泥沙。洪水時主流從外江宣泄。自然也挾帶了大部分運動的卵石推移質(zhì)。此外，內(nèi)江進口處于微彎河段的凹岸，在彎道環(huán)流的作用下，卵石推移質(zhì)沿凸岸一側(cè)輸移而進人外江，依據(jù)實測資料分析，進人內(nèi)江的卵石輸移量只占岷江總量的26%左右。 第三，回旋流理論。水流進入內(nèi)江以后，局部河勢仍屬于微彎河段，飛沙堰位于內(nèi)江彎道的下段。在彎道環(huán)流的作用下，底部水流的流向指向飛沙堰，底流橫切越過堰頂，卵石和高濃度的近底懸沙能有效地排向外江，表層水流則基本和堰

12、頂平行而流向下游，形成堰頂溢流時底部的單寬流量大、上部的單寬流量小的特別流態(tài)，在中等流量的需水季節(jié)，用較少的水量排走進入內(nèi)江的大部分卵石和泥沙飛沙堰的排沙作用則隨泄洪量的增加而增加。洪水越大，飛沙堰的分流比越高，排沙效果越顯著。 此外，都江堰的設(shè)計還體現(xiàn)了科學的綜合開發(fā)總體規(guī)劃思想。公元前316年秦國滅亡蜀國，其次屆蜀郡太守是李冰。李冰為了安定社會秩序，建設(shè)秦國統(tǒng)一夭下的大后方，特別留意社會經(jīng)濟的復(fù)原和發(fā)展，治水興農(nóng)，發(fā)展交通。他親自勘察岷江上游，至氏道北(今松潘)，最終“因高卑之宜，驅(qū)自行之勢”，仍舊選點在玉壘山下，“奎江作繃”，興建水利工程。李冰在這里發(fā)展了前人治水的業(yè)績，依據(jù)社會的須要和

13、當?shù)睾统啥计皆淖匀粭l件進行了綜合的總體規(guī)劃：“鑿離堆，辟沫水之害”，“此渠皆可行舟，余則用溉浸砌”，“開成都兩江，溉田萬頃”，將人工渠和自然河道溝通，實現(xiàn)了限制或調(diào)整自然水的分布。對于岷江的分水、泄洪、排沙等問題，在總體規(guī)劃上作了全面綜合治理的考慮，創(chuàng)建出一套合理、奇妙、費省效宏的樞紐工程布局(這一點，后代愈加完善)。如此困難的水資源開發(fā)，如此科學的總體規(guī)劃，如此獨特的工程，在此之前是不曾有過的。三、施工特點都江堰系統(tǒng)工程的創(chuàng)建，包括渠首分水堤溢洪道、內(nèi)江寶瓶口、柏條河(娜江)、走馬河(檢江)、府河、昆河;外江羊摩江(沙溝河、黑石河、羊馬河)。從渠首到灌區(qū)首尾配套一條龍，沒有這樣的系統(tǒng)工程建

14、設(shè)，就沒有效益。要完成這項重大的工程是特別艱難的，這就涉及到人力、物力、財力、國力的條件有否可能，假如條件不具備就談不上修都江堰。僅以幾項主體工程應(yīng)完成的數(shù)量和所需的勞力就特別巨大。但是古代人們充分利用峨江盛產(chǎn)的竹、木、和河床上大量的卵石為建材，創(chuàng)建出獨特的建堰治河技術(shù)，主要有卵石竹籠、干砌卵石、榪槎、羊圈、木樁等。現(xiàn)將其簡述如下:卵石竹籠：據(jù)史書記載，“破竹為籠.圍徑三尺，長十丈以石實中，累而雍水二”，這是用岷江盛產(chǎn)的白甲竹慈竹編成籠，籠中裝卵石，制成體積較大的卵石竹籠，用于壘筑魚嘴，修建飛沙堰、籠硬分水堤、丁壩以及護岸.堵口、封攔漢道等。干砌卵石：選用粒徑粗、硬度大的眠江卵石砌筑堰，攔水埂

15、、溢流壩、護岸等。為了使干砌卵石的工程保持穩(wěn)定。每個干砌的卵石都把卵石的大頭向下安放，并同上下左右四周的卵石貼緊。為了增加干砌卵石建筑物反抗水流沖刷的實力，還考慮到河味可能沖刷的深度確定各種高程建筑物基礎(chǔ)開挖的深度。 榪槎：把梢徑約20-30 cm、長度為6-9m的三根木材由竹繩捆綁而成的三角架，在三根梢木高度的1/3處加綁三根橫木稱盤杠，將榪槎固定成三角錐形，盤杠上加捆橫木或壓盤、壓盤上置竹籠、內(nèi)盛卵石作為壓重以穩(wěn)定媽搓在榪槎迎水部分。依次安放檐梁、簽子、捶笆，最終倒土筑埂。以逐層加密的方法攔水。榪槎用于歲修截流、調(diào)整流量、搶險諸口、挑流護岸等。 樁工：屬治河的護腳工程。因卵石河床和河灘上難

16、以打樁，只好挖坑。將坑挖到肯定的深度，栽以木樁，再用卵石回填。樁木選用長2.5-3m，直徑為20cm的木材，樁工常用于堤岸護腳，以防護岸工程受水流淘刷，用卵石竹籠堆壘魚嘴或修筑堤堰時.為加強竹籠間相互聯(lián)系，常貫以梅花樁，以增加這些建筑的穩(wěn)定性。羊圈：是都江堰的一種基礎(chǔ)工程。在魚嘴工程的基坑中，四角立四根大木柱作骨架，每邊連有橫木，四壁插有簽子，形成3-4 m的大木框，在框中裝填大卵石，如同關(guān)羊的圈，故稱之羊圈。羊圈用在受急流頂沖之處，作為治河建筑物基礎(chǔ)工程。古代“砌魚嘴”時，都在安羊圈作護底，使魚嘴能堅固。4、 管理特點岷江卵石推移質(zhì)雖經(jīng)渠首堰的分沙和筑堰治河技術(shù)利用后，內(nèi)江及其灌區(qū)的卵石推移

17、質(zhì)年輸沙量分別仍有20多萬噸和8萬多噸，若不剛好清理，勢必導致渠首堰和灌區(qū)淤廢歷史上都江堰的主要工程建筑物均采納卵石、竹、木為原材料，雖經(jīng)獨特的建堰治河技術(shù)的制造，抗沖性和穩(wěn)定性均有提高，但在流速較大的崛江水流沖刷下，仍可被沖壞，這些問題不解決，都江堰難以歷久不衰.2200多年來，人們采納不斷完善管理和修理的方法解決上述問題。首先建立了科學的防沙“六字訣”“低作堰、深淘溝”、治河“八字訣”“遇彎截角、逢正抽心”和治水“三字經(jīng)”“探淘灘，低作堰。六字旨，千古鑒。挖河沙，堆堤岸。分四六，平潦早。水畫符(水尺)，鐵樁見。籠編密，石裝健。砌魚嘴，安羊圈。立湃缺(旁側(cè)堰)，留漏罐(涵洞)。遵舊制，毋擅變”。在都江堰管理方面，除行政管理外，還實行工程和資源管理，如在渠首堰埋立水尺和埋石馬、臥鐵、銅標，為清淤、修堰和灌區(qū)供水確定了技術(shù)標準；平整土地，修建灌渠，開挖他塘，容蓄降水；修建水庫，囤蓄江水，將河渠塘庫相連，擴大自流澆灌面積；