科技改變生活 · 科技引領未來
科技改變生活 · 科技引領未來
都江堰水利工程位于成都平原，最早是由戰國時期的秦國蜀郡太守李冰父子于公元前256年修建。
所有的水利工程根本目的就是興利除弊，都江堰水利工程便承擔著這兩個重要的作用：一方面是行洪排澇；另外一方面則是灌溉岷江下游的成都平原。
“水旱從人，不知饑謹，時無荒年，天下謂之天府也”（《華陽國志》）。都江堰水利工程修建之后，成都平原才從一個水患自然災害頻發的地方變成富饒的天府之國。
中國古人修建工程有一個顯著的特點，那就是為了工程質量可以不去計較成本，比如說延長工期、投入更多勞動力、加大工程投資和更換建筑材料等。這就是中國古代勞動人民精益求精、堅持不懈的匠人精神！
1、成都平原旱澇自然災害頻發；號稱“天府之國”的成都平原，在先秦時期卻是一個水旱自然災害頻發的地方。成都平原坐落于四川盆地，位于長江流域上游地區，境內包括了長江和長江的支流岷江、嘉陵江及其他河網水系。
成都平原地區濕潤多雨的氣候使得當地年降雨量極不均衡，豐水年和枯水年交替出現，因此巴蜀地區的百姓長期遭受水旱災害的困擾。
唐代大詩人李白便在《蜀道難》開篇提到：“蠶叢及魚鳧，開國何茫然？”；同時期的邊塞詩人岑參則說：“江水初蕩潏，蜀人幾為魚”。講的都是巴蜀地區的百姓創業之艱難，以及與惡劣的自然環境抗爭的過程。
2、秦國統一山東六國戰略需要；戰國后期秦國在經歷了秦孝公時期的商鞅變法之后，逐漸走向富強。秦國國君開始考慮統一山東六國的戰略規劃。
公元前316年，同處成都平原的巴國和蜀國之間爆發戰爭，兩個國家都來向秦國求援。秦國名將司馬錯認為“得其地足以廣國，取其財足以富民繕兵，不傷眾而彼已服焉。”
建議秦惠文王應當趁此機會出兵平息巴蜀戰爭，并且占據巴蜀之地為秦國國土。得到蜀國地區的人力、物力和地理位置優勢便可以伺機吞并楚國。
然后秦惠文王命司馬錯率領大軍將巴蜀之地納入到秦國版圖，后來又平定了陳莊之亂、公子煇叛亂，其后秦國在巴蜀地區設立郡縣制管理當地事務。
盡管巴蜀之地地域遼闊，但是由于當地水旱自然災害頻發。蜀地百姓的農業生產方式依然十分落后，巴蜀之地并沒有得到有效的開發和利用。
因此雄心勃勃想要一統天下的秦國勢必要改變巴蜀之地的社會現狀，使其成為秦國除關中平原地區以外最重要的糧食產地。因此在巴蜀之地修建水利工程，保障當地農業生產免受惡劣的自然環境影響。
公元前256年，秦國任命李冰為蜀郡太守。初到蜀郡的李冰父子看到蜀中地區百姓生活疾苦，水旱自然災害時刻困擾著蜀中地區百姓，于是對蜀郡范圍內的水系湖泊進行了考察，然后尋訪蜀郡地區有豐富治水經驗的工匠商討修建一個水利工程，徹底根除成都平原地區的水患和灌溉問題。
工程地址便選在了成都平原西側岷江上。工程設計的基本原則是因地制宜、科學規劃、充分利用自然條件和當地材料。
中國古代水利專家、蜀郡太守李冰畫像
都江堰水利工程由三大主體工程組成，分別是魚嘴分水堤、寶瓶口進水口和飛沙堰溢洪道。接下來對其進行一一介紹。
1、開鑿寶瓶口進水口
首先，李冰父子率領當地百姓開鑿寶瓶口進水口，進水口的開鑿位置選在前山伸向岷江的山脊之上，因為開鑿出來的進水口形似瓶口且功能特殊，因此被稱為寶瓶口。
由于先秦時期火藥尚未發明，因此李冰父子率領當地百姓一錘一釬開鑿山體巖石，當地百姓為了改善農業生產條件不怕艱辛。后來李冰父子為了加快工程進度，減少浪費民力物力，采用煅燒巖石斷面，再淬以冷水，利用熱脹冷縮和巖石應力原理使巖石爆裂脫落。
而前山被寶瓶口進水口分割開來的山脊則被稱為離堆，同時將開鑿出來的棄石料也堆放在離堆之上。今天成為了離堆公園，建設有伏龍觀一座。
從離堆公園上俯視寶瓶口
2、修筑魚嘴分水堤
寶瓶口進水工程修建完成后，雖然可以起到引流和灌溉的作用。
但是由于寶瓶口進水口河道河底地勢較高，江水在枯水期很難流入到寶瓶口進水口。因此李冰父子又率領當地百姓在進水口上游修建了一座分水堤，因形似魚嘴，因此被稱為魚嘴分水堤。
剛開始修筑分水堤壩采用的是直接往岷江江水之中拋石的方法，結果湍急的江水很快便將石塊沖走，根本無法筑成堤壩。后來李冰發現蜀中地區盛產竹子，而當地百姓歷來有用竹子編制竹籠的習慣。
于是李冰采取“破竹為籠，圓徑三尺，長十丈，以石實之。累而壅水。”（唐·李吉甫《元和郡縣志》）。
果不其然，當填滿塊石的巨型竹籠拋入岷江之中，江水根本無法沖走這些竹籠，竹籠逐漸積少成多，慢慢形成一道分水堤壩，猶如一座江中小島。
魚嘴分水堤修筑完成之后，岷江水便在魚嘴處被一分為二，分為內江和外江兩條河道，外江用來作為汛期泄洪防澇；而內江則作為灌溉用水通過人工渠引入到成都平原之中，灌溉成都平原的百萬畝農田。
后世書中記載：“又開二渠，由永康過新繁入成都，稱為外江；一渠由永康過郫入成都，稱為內江”。
3、設置飛沙堰泄洪道
魚嘴分水堤和寶瓶口進水口配合使用，便可以很好的起到引水灌溉的功能。然而如果只有魚嘴分水堤和寶瓶口進水口，使用一段時間后就會出現河道被沉積的泥沙瘀堵或者魚嘴被沖毀的情況發生。
為了增強都江堰水利工程的分洪和除害能力，因此在魚嘴分水堤的外江之中修建了泄洪道，這樣可以保障無論是洪水期和枯水期，內江都能夠保持相對穩定的進水量。
而且在泄洪道的前方河道之中采用有弧形彎道設計，外江水進入河道后會形成漩渦流，將沉積在河道中的泥沙帶走，避免瘀堵內江河道和泄洪道。
而且由于都江堰水利工程設計合理，因此形成不同時節兩種“分四六”的奇特功能。春耕時期正值枯水季節，此時岷江來水量較少，水位較低。
經過魚嘴分水堰之后，六成流入到內江，四成流入外江。而到了夏季洪水期，岷江來水量變大，水位抬高。則六成流入外江，四成流入內江。
經過李冰父子率領蜀郡百姓經過數年的努力，充分發揮古代勞動人民的集體智慧，都江堰水利工程正式建成并且造福當地百姓，隨后蜀中地區的歷代統治者和當地官員都堅持著不斷疏浚和加固都江堰水利工程的歷史使命。
漢靈帝劉宏在位時設置“都水椽”和“都水長”職務，負責維護堰首工程；蜀漢時期的丞相諸葛亮設立管理工程的堰官，并“征丁千二百人主護”（《水經注·江水》）。
其他歷史時期，都江堰水利工程所在地的縣令均作為工程第一責任人，負責堰首工程的運營維護和加固工作。
被稱為“魚嘴”的分水堤首部
宋朝時期，都江堰水利工程正式建立歲修制度。歲修的時間要求：每年的冬天和早春時節等枯水期，又逢農事生產空閑時期，當地官員要對都江堰水利工程進行修復工作。
歲修的技術原則：“深淘灘，低作堰”。主要包括對堰體工程進行修整，河道清淤至觸碰到灘底埋設的石馬為準，而堰體工程的頂高程則和巖石上的水則齊平（水則：中國古代的水尺，李冰設立三座石人作為水則）。
古法歲修時采用榪槎作為截流工程，設計巧妙，經濟實用，而且可以就地取材。
后來由于石馬的位置受到地震和洪水等外力因素會發生輕微變化，再加上隨著歷史的推移，岷江河流來水量也發生變化。
因此明朝時期重新勘定都江堰水利工程的水位，并且采用固定的長鑄鐵替代原有的石馬作為歲修清淤河道的標記物。
現如今寶瓶口的左岸邊還存有三根臥鐵，臥鐵上清晰記載著各自的鑄造時間，先后為明萬歷年間、清同治年間和民國十六年（公元1927年）。
都江堰水利工程之所以能夠歷經2000多年而依然發揮著重要的功能和作用。
一方面是因為李冰父子選址科學合理；修筑過程中根據需水量科學計算工程規模，設立水則，建立科學有效的加固修復原則。
另一方面則是因為歷朝歷代的勞動人民謹遵古訓，不辭辛苦、不畏艱難，堅持不懈地對都江堰水利工程進行加固、疏浚和重新測算不同時期的最佳進水量，嚴格執行歲修制度。
都江堰水利工程的充分展現出中國人民堅持不懈的匠人精神，使得都江堰水利工程得以歷久彌新，不斷煥發出新的活力。都江堰水利工程滋養的都江堰灌區也成為了我們國家三大特大灌區之一，為天府之國的百姓帶來安居樂業的生活！
陳悅華