举世无双的水利工程——都江堰之谜

●邱俊霖 文 赵天 编

“水旱从人，不知饥馑，沃野千里，世号陆海，谓之天府也。”北魏地理学家郦道元在《水经注》中引用东汉李膺的《益州记》如此盛赞四川的一处水利工程。这项伟大的“超级工程”便是位于四川省成都市都江堰市城西，始建于战国时期且至今仍在使用的大型水利工程——都江堰。

灾害频发的古蜀地

如今有着“天府之国”美誉的成都平原，在先秦时期曾是旱涝灾害频发之地，而这一切都是由岷江和成都平原的自然条件导致的。

岷江是长江上游水量最大的一条支流，发源于四川与甘肃交界的岷山南麓，流经四川盆地西部，最后在四川省南部的宜宾市汇入长江，全长793千米。由于岷山山脉总体向东南倾斜，坡度很大，平均坡度达到了4.83%，全河落差非常大，相对于地势较低的成都平原东部地区来说，岷江就是一条名副其实的地上悬江。

就以现在的都江堰为例，其距离成都大约50千米，而地势落差竟达到了273米。加上岷江的主要水源来自山势险峻的万山丛中，支流大多是由山间岭隙溢出，一到成都平原，水速突然减慢，因而夹带的大量泥沙和岩石随即沉积下来，抬高甚至淤塞了部分河道。

恰恰四川盆地降雨量大且集中，每逢雨季，岷江的水量便会暴涨，江水向着地势较低的东部平原区域溢出，来势凶猛，在许多地区形成汪洋般的水患。而一到枯水季节，岷江之水引用不便，成都平原又面临着无水可用的尴尬境地，往往容易遭受旱灾，颗粒无收。

公元前316年，秦国出兵吞并了巴蜀，蜀地的水旱灾害引起了秦国君主的重视。秦昭襄王五十一年（公元前256年），李冰被任命为蜀郡太守。李冰上任后，便下决心要根治岷江的水旱问题，发展四川农业，造福成都平原，为秦国统一天下创造经济基础。

都江堰工程示意图

旱涝保收的天府之国

李冰的整体规划是对岷江进行分流，即在前人治水的基础上再从岷江出山处开凿一条人工河道，将岷江的水顺着河道引入成都平原东部，这样不仅可以解决岷江河水泛滥的问题，还能够引水灌溉东部地区的广袤良田，达到变害为利的目的。

于是，修筑人工引水河道也就成了工程的第一步。当时岷江出山口的东岸有座湔山（今名灌口山、玉垒山），要开凿河道就必须打通湔山。

然而湔山是一座石头山，在没有火药的战国时期，将其凿穿谈何容易？

可古人自有办法：用火将岩石烧热后再浇上凉水，使岩石爆裂后再进行开凿。经过努力，终于在湔山末端凿出了一条宽约20米、高约40米、长约80米的河道。因为凿出来的河口形似瓶口，于是人们将其称为“宝瓶口”。而湔山凿穿后分离出来的那部分山体被叫作“离堆”。

开凿了宝瓶口后还有一个问题，因为岷江东岸的地势较西部要高，流入宝瓶口的江水还是难以满足需求。为了解决这个问题，古人在宝瓶口靠上的岷江弯道中心位置修筑了一道分水堰，将装满鹅卵石的大竹笼放在江心滩地上，建成了一个约800米长的狭长小岛。如此一来，江水便被分为了两支，一支是顺岷江干流而下的外江，另一支是被分水堰阻隔后被迫流入宝瓶口的内江。由于分水堰前端的形状像一条大鱼的头部，所以被称为“鱼嘴”，在鱼嘴以下的长堤被称为“金刚堤”。

为了发挥内江的导流功能，古人又将内江的河床挖得窄而深，外江河床则相对宽而浅。这样的话，在水位较低的枯水季节，水流到了鱼嘴处后便顺势流入河床较低的内江，六成以上的水流便能顺着内江流向成都平原，保证了平原地区的生产和生活用水。

宝瓶口

由于分水堰前端的形状形似一条大鱼的头部，所以被称为“鱼嘴”。

而洪水来临时水位较高，河道较宽的外江能够接受更多的水量。即使水位漫过了鱼嘴，内江的离堆也能够成为第二道天然的分水堰，将大部分的水流阻隔在狭窄的宝瓶口外端。在这样精妙的设置下，六成的洪水都顺着外江流走，避免了东部区域遭受洪灾。这种利用地形分配水量的巧妙设计被称为 “四六分水”。

此外，都江堰选址于岷江出山口的弯道位置，根据自然规律，流体的速度越大，压强越小。而靠近内江的河流弯道外侧的水流速度是大于靠近外江的内侧水流速度的，由于压强小，江面另一端的水便从外江一侧压向内江一侧，这样的流动会在水体内形成漩涡，下层的泥沙会被压向外江。到了鱼嘴处，金刚堤一阻隔，近八成的泥沙便自动由外江一侧排走了，这种设计被称为“二八分沙”。

为了进一步控制流入宝瓶口的水量，古人又在金刚堤的尾部靠近宝瓶口的地方修建了“飞沙堰”，内江的地势较飞沙堰河道要高，而且飞沙堰堰顶较低，当宝瓶口流量超过上限时，水流便能顺着堰顶排入外江。同时，飞沙堰还是一个泄洪的临时工程，如遇到特大洪水，它还会自行溃堤，让大量江水直接汇入岷江干流。

此外，既然名为“飞沙堰”，这个河道的另外一个功能就是排沙。前面说到，虽然鱼嘴能够实现“二八分沙”，可终究还是会有少量泥沙进入内江。同样因为内江地势高、飞沙堰地势低，水流在这里形成一个回旋流，表层的水经过回旋流入宝瓶口，而水流下面的大石头和泥沙则因为离心力作用会被带入飞沙堰，确保了内江通畅。飞沙堰的存在，既保证了引水区有足量清水，又解除了洪涝威胁。

为了便于每年冬春枯水时对堆积在飞沙堰的少量泥沙进行掏挖疏浚，人们还凿制了石马安置于江心，每年石马显露的时候，便说明到了该疏浚河道的时候。

宝瓶口进水口、鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道这三大主体工程构成了宏大的都江堰水利工程体系，它巧妙地利用地形和水势，变害为利，使成都平原成为了旱涝保收的天府之国。

造福至今

秦蜀郡太守李冰建堰初期，都江堰被叫作“湔堋”，这是因为都江堰紧靠湔山，而那时周围的主要居民是氐羌人，他们把堰叫做“堋”，所以都江堰就叫“湔堋”。三国时期，蜀汉在都江堰地区设置了都安县，都江堰也因此被称为“都安堰”。从宋代开始，人们才把整个都江堰水利系统概括起来，称之为“都江堰”，并一直沿用至今。

都江堰修成后得到历朝历代的重视和保护。三国蜀汉时期，诸葛亮专门设兵护堰，并设立了专职的堰官负责工程的日常管理维护，从那以后，历朝历代都设立了专职的官员来管理都江堰。

随着时间的推移，都江堰的农业灌溉效益也越来越被世人倚重。到汉朝时，都江堰灌区已从秦朝的郫县到成都一线发展到彭县、广汉、新都一带，灌溉面积达“万顷以上”。《汉书·地理志》提到成都平原时称“民食稻鱼，无凶年忧，俗不愁苦。”到唐朝时，益州大都督高士廉又广开支渠，灌田面积继续扩大。到了清朝时，都江堰的灌溉范围达到了14个州县约300万亩。

当然了，在历代的维护过程中，人们也对都江堰进行了技术革新，自李冰始建都江堰以来，人们一直以竹笼装卵石结合木桩来构筑金刚堤以及飞沙堰，但这种结构很容易被急流冲损，每年都需要加以整修，人们将其称为“岁修”。可随着都江堰灌区的发展，维修的工作量也越来越大。

到了元朝的至元年间，岁修中的重点维修工段竟达到了133处之多，仅仅是竹笼便需要更换上万个，而岁修所需的劳力和物资都是向灌区农户摊派得来的。为了减少民众负担，当时的四川肃政谦访使吉当普便提出想法，用永久性工程代替简易的竹笼结构。

在吉当普的主持下，从至正元年（1335年）十一月开始，人们花了5个月时间，用铁浆砌石条的方式代替传统的竹笼卵石方式，对都江堰进行了整修维护，并首次铸造了“万六千斤”的铁龟代替鱼嘴。这次维修工程采用的都是当时最先进的铁石材料建筑，是都江堰历史上非常重大的改革。

在随后的明清两代，人们先后四次采用铁石结构大修都江堰工程。铁石结构的优点很明显，更能抵御水流的冲击，因此不需要“岁修”。可它的缺点也很明显，以往的竹笼结构可以就地取材，铁石结构所需的冶铁以及石料取材不便，因此耗费巨大。且铁石结构的使用寿命也不过几十年，总体算下来，其相对于竹笼结构并无很大优势。

新中国成立后，对都江堰的主体工程以及所有分水堤、导水堤和渠岸都以混凝土进行了加固和保护，都江堰的维修问题才得以长久性解决。同时，都江堰灌溉渠系也得到了系统整修和大力发展，灌溉区域也扩大到了1000多万亩，成为目前世界上灌溉面积最大的水利工程。

2000年，都江堰与青城山共同被列入“世界遗产名录”。都江堰在不破坏自然环境的前提下充分利用自然资源，成为了全世界迄今为止年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程，充分展现了中国人民与自然和谐相处的生态智慧！

都江堰夜景