都江堰“深淘滩,低作堰”新论
2017-01-09罗多思
罗多思
(四川省都江堰管理局,四川 都江堰,611830)
都江堰研究
都江堰“深淘滩,低作堰”新论
罗多思
(四川省都江堰管理局,四川 都江堰,611830)
都江堰是由导流漕、鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口、人字堤溢洪道等工程组成,是岷江引水灌溉形成的最古老的水利工程之一,至今已有2700余年,仍发挥着巨大的社会经济效益。究其原因,是在社会发展的历史长河中,历朝各代对治堰制度、制水法则不断的传承和发展的必然结果。
岷江经“鱼嘴”后分为内江、外江。外江是岷江正流,内江则用于生产、生活、环境供水。“深淘滩,低作堰”是都江堰岁修制度古传的治堰准则。
“深淘滩”指都江堰内江凤栖窝段河床在岁修清淤时必须清淘至“铁桩见”,如果“铁桩不见”,内江河床会太高,将减少进入宝瓶口的水量,对来年灌区春灌引水造成不良影响。“铁桩见”是指内江凤栖窝段河床清淘淤积体时,要“淘”至看见凤栖窝埋设的“卧铁”。
“低作堰”指飞沙堰堰顶高程“低”了就筑“笼”为堰,使堰顶高度以维持宝瓶口引水能满足灌区生产、生活、环境需水量为宜;“高”了会使引入灌区的水量过大,易造成区域性水害,且会影响飞沙堰的排洪、排沙功效。
历史上凤栖窝段河床年年有淘淤,据现有资料,最多年(1937年)淘淤17242m3,淘淤少的2000余m3,平均淘淤7000m3左右。1954年修建二王庙顺水埂,埂高2.2m,凤栖窝段河床淤积有所减少。1964年加高二王庙顺水埂,右岸内金刚堤后移20m作为马道后成为复式河床,改造为微湾河道,改善了凤栖窝河段的水流关系,加大了飞砂功能,对飞沙堰的泄洪功能没有造成影响,凤栖窝河段的淤积体更为减少。1974年外江闸建成后,部分改变了都江堰的无坝引水功能。洪水期时,外江闸全开实现自然分流,洪峰流量时经外江闸、飞沙堰、溢洪道实现分洪排沙。平水期时,按宝瓶口所能进入流量,由外江闸调节水量,飞沙堰筑“笼”为堰溢洪道溢流“泄水”,将岷江正流部分拦入内江供生产、生活、环境之用。1992年工业引水拦水闸修建以后,外江闸拦入内江的水量,以工业引水拦水闸全关,抬高水位满足宝瓶口引水的需要,解决了年年“低作堰”的问题(拦水闸的运行设计,当内江断流岁修时,工业引水渠通水,拦水闸全关,挡水入暗渠;当内江通水后,宝瓶口流量小于480m3/s,而飞沙堰又在溢流时,拦水闸关闭,抬高水位,挡水入宝瓶口;洪水时,闸门全开,恢复飞沙堰原有工程的排洪排沙功能)。随着灌区工农业生产用水需求的不断增长,凤栖窝段河床引水水位的抬高,加大了凤栖窝段河床的冲刷。据1964年至2013年内江凤栖窝河段淘淤资料显示,凤栖窝河段砂砾石堆积体的演变过程是:淤积—减少淤积—冲淤平衡—无淤(清水冲刷河床)。统计说明,凤栖窝上世纪70年代淘淤5次,80年代淘淤2次,90年代淘淤1次,1992年到2006年基本达到冲淤平衡。2006年紫坪铺水库建成后,拦截了上游90%以上的推移质,形成清水下泄,对河床造成严重冲刷,无“滩”可淘(见表1:凤栖窝河段历年淘淤统计)。
表1 凤栖窝河段历年淘淤统计 单位:m3
备注:未列年份为内江未断流年
2002年11月内江河口断流,实测凤栖窝“卧铁”处断面,河底在“深淘滩”的“铜标”高程以下,最大冲深85cm,冲深断面达21m2。
2013年11月内江河口断流,实测了凤栖窝“卧铁”处断面。由图1可见,该段河床已经形成宽近40m的低矮河槽,最低处与卧铁高程(卧铁平均高程为724.60m)相差100cm左右。这显示原河床清水冲刷较大,形成了低矮河槽,已无淤可淘。
图1 2013年内江断流凤栖窝河段断面
宋代立于宝瓶口左岸岩壁的水则(观测水位)一直沿用至今,共刻24划,是提供灌区生产、生活、环境供水信息的重要观测站。1964年在南桥以上距宝瓶口水则181m处设立测流断面,仍以宝瓶口水则为基本水尺,建立了宝瓶口水位~流量关系(见表2)。
表2 宝瓶口多年水位、流量关系 单位:m3/s
由表2可见,进入21世纪后,在水则相同情况下,流量有所增大,说明此段河床冲刷加剧,致使河床高程降低,增加了宝瓶口进水流量。
飞沙堰是内江进口河段右岸的泄洪堤,末端与宝瓶口旁侧溢洪道紧邻,堰坝对岸为凤栖窝埋设“卧铁”处,坝上口距鱼嘴710m,坝长240m,坝下口距宝瓶口约120m,坝高2m,坝项平均高程约726.50m。
飞沙堰的功能是拦水泄洪及排推移质。1953年,在内江河口抛80kg~100kg重的卵石80多个。卵石四面刻字编号,洪水后在飞沙堰坝面上找到三个。1966年7月28日,岷江洪水流量1790m3/s,二王庙顺水埂尾段冲毁约100m,基础的混凝土多块越过飞沙堰坝顶,停留在坝坡上,最大一块混凝土块,长约2m宽约1m厚约0.6m,重约2.8t。两次都证明,飞沙堰是名乎其实的飞沙(石)堰。
为达到“低作堰”的目的,历史上飞沙堰以“竹笼”为作堰材料,年均装竹笼2000条左右。1949年春,飞沙堰作混凝土心墙,长约70m宽5m高2m,心墙顶平“卧铁”高程。1954年起,以干砌大卵石堆砌坝面,以减少竹笼堆砌工程量。1964年7月22日岷江洪峰流量6500m3/s,飞沙堰溃缺,当年冬修飞沙堰采用混凝土隔墙,墙间相距20m,坝面采用混凝土砌大卵石,厚0.5m,坝面宽度也由210m增至240m,整个坝面完好。2013年末岁修断流时,凤栖窝河段混凝土镇底回填平均厚度0.6m,体积2900余m3。
综上所述,都江堰历经2270余年的发展变化,特别是随着社会的进步,都江堰水利人通过对设施的现代化建设与改造,既保留了都江堰无坝引水的功能,又灵活运用了“深淘滩,低作堰”治水古训。如1974年修建外江闸,使内江引水量能有效调节;1992年修建工业引水拦水闸,既保持了飞沙堰排洪排沙功能,又确保了灌区所需生产、生活和环境用水;2006年修建紫坪铺水库后,泥沙和推移质大量减少,形成对下游河床的清水冲刷。都江堰水利人在“无滩可淘”的情况下,吸收治水精髓,采用现代混凝土工艺镇底回填,确保“铁桩见”,发扬光大了“深淘滩,低作堰”的科学内含,使都江堰水利工程永葆青春活力,造福灌区人民。
■
S279.2(271DJY)
B
2095-1809(2016)02-0062-03