都江堰渠首枢纽工程

都江堰渠首枢纽工程摘要：都江堰不仅以其悠久的历史闻名中外，更以它因地制宜，简单灵活的枢纽布置形式和就地取材的工程结构在我国水利发展史上占有重要地位。都江堰枢纽工程位于岷江由山谷河道进入冲积平原的地方，沿江自上而下，由百丈堤、鱼嘴、金刚堤、飞沙堰、宝瓶口和人字堤等部分组成，其中主要是鱼嘴、飞沙堰和宝瓶口。本文论及了都江堰渠首的主要枢纽工程，工程管理的概况和都江堰的历史意义，希望对这一古老的水利工程有一个更深刻的了解和认识。关键字：都江堰；岷江；鱼嘴；岁修Abstract:Dujiangyanisnotonlyfamousforitslonghistory,butalsotoitslocalconditions,simpleandflexibleprojectlayoutformsandlocalmaterialsinengineeringstructuresinChinaoccupiesanimportantpositioninthehistoryofwaterdevelopment.DujiangyanIrrigationProjectislocatedinthevalleyoftheMinjiangRiverintothealluvialplainareasalongtheriverfromtoptobottom,fromtheembankmentBaizhang,fishhead,Kingembankment,Feishaweir,Pobottleandtheworddikeandothercomponents,mainlyfishhead,sandstormweirandtreasurebottle.ThispaperaddressesthemainhuboftheHeadofDujiangyan.Keywords:Dujiangweir;MinjiangRiver;Fishhead;Annualmaintenance李冰，战国时期秦国人，“知天文地理”。秦昭王晚年即公元前256年至251年，李冰任蜀郡守［1］，在四川灌县（今属都江堰市）岷江上主持兴办了驰名中外的都江堰水利工程，有力的促进了当地农业生产的发展。早期的都江堰，司马迁记曰：“此渠皆可行舟，有余则用灌浸，百姓享其利”，具有水运和灌溉的效益，而前者应占有更大比重。作为通航水道，工程本身可能较为简单，但是要同时具备通航和灌溉的功能，首先应该有可以引取足够水量的进水口和具备通航条件的水道。成都平原在地形上呈扇形，灌县地处平原的顶端，犹如扇柄；在地势上自西北分别向东、向南倾斜，具有自流引水的优越条件［2］，都江堰正是有效地利用了这一优越的自然条件。都江堰工程代表了当时水利工程建设的最高水平，经历代整治，至今仍在使用。都江堰渠道遍布成都平原各县，现在还穿过山区丘陵向东、南、北各区发展。1991年，都江堰水利枢纽的灌溉面积已达到1060万亩，2006年12月紫平铺工程完工后，总灌溉面积将达到1400万亩［3］。2000年联合国世界遗产委员会第24届大会上，根据联合国《保护世界文化和自然遗产公约》第一条第二款有关文化遗产定义的规定，由于都江堰水利工程历史悠久、规模宏大、布局合理、运行科学，且与环境和谐结合，在历史和科学方面具有突出的普遍价值，因此都江堰被确定为世界文化遗产。都江堰修筑前有关概况在都江堰未修建之前，岷江是古蜀国（今四川西部）的一条害河。每当夏秋季节，洪水泛滥，无数的农田和房屋被淹。而当洪水退后，大片平原又常常发生旱灾。公元前316年蜀国和巴国（今四川东部）交战，北方的秦国乘机派大将司马错，消灭了这两个国家。接着又平息了蜀侯、蜀相的三次叛乱，实行废蜀侯、置郡守、“开阡陌”、“奖耕战”等重大的政治经济改革。秦昭王五十一年（公元前256年）李冰到蜀任郡守，李冰到任后进一步采取休养生息、发展生产的政策，带领当地人民积极兴修水利，治理岷江水患［4］。李冰在蜀大兴水利，主要是穿二江过成都，灌溉兼航运，还“凿离堆，避沫水之害”。穿二江即修都江堰。堰古代又叫“湔堋”、“湔堰”、“都安大堰”等，宋代才有人叫都江堰。取名于成都江（成都江简称都江），指过成都的府河及锦江［5］。岷江源出岷山，河窄坡陡，水流湍急，流到灌县，地势突然平坦，大量泥沙淤积，抬高了河床。特别是在灌县城外，又有一座玉垒山，挡住了岷江，是江水不能顺利东流。每到涨水季节，西岸水量过大，发生水患，东岸水流不过去而常常发生干旱。李冰等人通过详细勘察，制定出了防洪、灌溉和航运兼顾的综合治江规划，成功的解决了分水、引水、泄洪、排沙等许多复杂的技术难题。都江堰渠首主要工程分水工程——都江鱼嘴鱼嘴，也叫“分水鱼嘴”，因形如一个逆水而上的鱼嘴巴而得名。它建筑在岷江江心，其位置关系着内外江分流流量和渠首其它工程设施的布置，其后与江心洲滩地相连。都江鱼嘴把江水分成东西两股，西股叫外江，是岷江的正流，主要起排洪作用；东股叫内江，流向宝瓶口，主要起灌溉作用。在建筑鱼嘴分水堤的过程中，开始是采用向江心抛石筑堤的方法，但是都被洪水冲垮了。李冰毫不气馁，利用当地盛产的竹子编成“圆径三尺，长十丈”的大竹笼，装满鹅卵石，然后一个个的沉入江江底，终于战胜了急湍的江水，修成了分水大堤。分水堤两侧又砌筑了内金刚堤和外金刚堤。后来有人总结这种筑堤方法的优点是“重而不陷”、“击而不反”、“硬而不刚”和“散而不乱

”，有很好的防冲护底作用。近代多采用砌石结构鱼嘴。由于地形原因，岷江水岷江水能够进入内江的不多。李冰又在鱼嘴上游的江心砌起了一条堤堰，解决了内江进水量的问题。春耕季节正是灌溉用水高峰，岷江主流直冲内江，内江约进水量六成，外江约进水量四成；洪水季节，内外江进水量的比例自动颠倒过来，内江约进四成，外江约进六成，起到了“分四六，平潦旱”的功用。溢洪工程一一飞沙堰飞沙堰处于金刚堤尾部和离堆之间，主要有两个作用：一是泄洪。当内江水量超过宝瓶口所能吞入流量的上限时，多余的水便从堰顶自行溢入外江正流。如遇到特大洪水，飞沙堰还会自动溃决，是洪水直泄外江，以确保灌区免受水患。二是“飞沙”。将上游携带入内江的泥沙和卵石排入外江，以确保宝瓶口和下游灌区免受淤积之害。“正面取水，侧面排沙”，从而使流入宝瓶口的水较清。这是李冰的又一项独具匠心的设计。飞沙堰堰顶高程的选择必要满足宝瓶口足够的灌溉引水，又必须在汛期及时泄洪。历来飞沙堰堰顶高程与一定的水则划数、每年宝瓶口段河道疏淘高程配合选定。飞沙堰堰高一般在2米上下，其堰顶高程的选择与河道冲淤变化、与工程管理状况有关；与飞沙堰溢流前沿宽以及人字堤的形制有关。近代所遵循的飞沙堰尺度只是一个概数。人字堤堤顶高程高于飞沙堰，在更高水位时才溢流，堤长与飞沙堰溢流前沿变化有关。飞沙堰、人字堤的结构，采用竹笼工，亦用木桩、卵石工程作为消能、护基外部设施。进水口工程——宝瓶口宝瓶口，都江堰内江进水口，位于岷山山脉余端，其宽约20米，高40米，长80米，有左岸山体和右岸离堆组成。这里是一条流向成都平原的岷江支流的天然入口，李冰在原来的基础上加以整治，使之成为具有一定引水能力的进水口。口的大小与地形条件又限制了引水量，可作粗略调节。内江水经宝瓶口后再分成许多大小河渠，组成一个纵横交错的扇形水网，灌溉着成都平原的大片农田。后人把灌区比作瓶子，称这个引水口为“宝瓶口”，又把被分开的玉垒山末端称为“离堆”。为便于掌握宝瓶口的进水量，李冰还做了一个石人立在鱼嘴分水处，作为观测水位的标尺，晋人常说李冰“白沙邮作三石人，立三水中，与江神要，水竭不致足，盛不没肩”。要求“水竭不至足，盛不没肩”。就是告诉人们：当水浅到石人足时，灌溉用水不够，农田就要遭受干旱；当水高超过石人肩膀时，就会发生洪灾。这是我国历史上最早的水则。根据这个水则，采取相应措施，保证灌溉用水和防止洪涝灾害。渠首枢纽工程的管理由于渠首引水形式、工程结构和河道自然条件的特点，使渠首枢纽的工程管理显得尤为重要。古代渠首的工程管理自雍正六年（1728年）以来，设置水利厅（又称水利同知衙门），与灌县地方政府共同主持渠首段的工程管理和其他水利事务。渠首的工程管理主要有岁修、大修和抢修等内容。岁修岁修程序大致分为截流、河方工程和堤堰修筑、开水、收尾工程四部。渠首段的岁修直接关系全灌区断流、通水，有较为严格的时间性，一般定为每年十月至第二年四月，即是灌溉用水少，岷江水位枯落的季节。岁修分外江、内江分别进行。岁修的原则是：“深淘滩，低作堰。”所谓“深淘滩”，就是把淤积于内江底的泥石清除出去，使河床保持适当的深度，保证江水畅通无阻。否则，不能满足农田用水需要。为了指示深淘的深度，李冰在内江的“凤栖窝”埋了一个石马，作为淘挖的标记。只要挖到它，淘挖深度就适宜了。明代改成在一定高程上埋三根铁桩，乾隆三十一年（1776年）为了使铁桩不被水流冲走，淘挖时便于寻觅，在凤栖窝处树立石标，在于石标相对的河道中一定高程上置放铁桩，并且“附加长链缚住铁桩，使无移动。”1936年度大修，在凤栖窝处设置铜标，与卧铁一并使用［6］。所谓“低作堰”，就是指每年要整修飞沙堰，堰顶不能筑得太高，一般只应高出堰前河底2米左右。过高了，“则至秋水滥伤禾”，淹没庄稼，也会影响飞沙堰的排沙效果。人民非常重视这个经验，把它叫做“三字经”，镌刻在二王庙石壁上。岁修的范围一般限于渠首内外江口至内外江各干河进口段。大修大修是常在工程失修，河道严重淤塞，已经影响到枢纽工程运用的情况下进行系统全面的修治。在经费上大都在岁修款外，拨有专款，由省、道（或民国时期的建设厅X县、水利厅（或民国时期的都江堰工程处）共同主持。《都江堰水利述要》：“都江堰历来每隔五年需大修一次。”此说法流传至今，但就近百年大修次数来看，并无一定期限。岁修是工程管理的主要内容，若管理较好，可以减少或不必大修。由于大修工程除了堤堰修复外，河道疏浚占有极大工程量，但时间仍限制在一个冬春的枯水期内进行，需要大量劳动力。3.1.3.防洪抢修农历四月至六月正值灌区水稻生长季节，这段时间工程的安全度汛与保证灌溉用水是密切相关的。由于渠首枢纽工程系竹笼、木桩、砌石一类临时性工程结构，汛期不可避免有冲损，只要不影响灌溉用水，一般都在岁修期间修复。渠首防洪的重点工程是飞沙堰、人字堤，它们一旦冲溃，内江水量将大部分由湃水河归入外江，使内江水量锐减，导致内江灌区大面积受灾。凡有冲决，须兴工抢修。处暑节后，稻田落干，既有冲溃，已无关灌溉，亦延至岁修修复。近代，因渠首工程冲毁，抢修不及时，致使内江灌区严重旱灾屡有发生［7］。近代都江堰管理概况都江堰根据川革发（1978）137号文件、《四川省都江堰水利工程管理条例》等法律、法规和相关文件，先后成立了四川省都江堰管理局、都江堰人民渠第一管理处、都江堰人民渠第二管理处、都江堰东风渠管理处，都江堰外江管理处，等五个省水利厅直接管理的水利工程管理单位；此外还设立了黑龙滩水库灌区管理处、龙泉山灌区管理处、通济堰灌区管理处等三个委托相关市水利局管理的水利工程管理单位。同时根据工作需要，成立了都江堰灌区党委、局务委员会、灌区代表委员会。基本形成了统一管理与分级管理、专业管理与群众管理相结合的管理体制。目前，都江堰灌区（一局四处）直接管理都江堰渠首三大工程和干渠工程29条，1675km，分干渠45条，1079km，大型水闸6座，中型水闸40座，支渠配水闸435座，分水洞2722个，隧（涵）洞146座，渡槽123座，大型水库一座，蓄水2.76亿立方米［8］。1957年冬岁修制度改为先修内江，后修外江，并提前在“立春”节放水，使灌区多引水量，更有利于灌溉用水。都江堰渠首的现代工程4.1.外江闸的设计都江堰渠首原为无坝引水工程，渠首引水、配水全靠杩槎调节。当时灌溉面积不大，用杩槎调节水量，即使准确性差，也能勉强满足当时的需要。随着内江灌区的扩大，内江工农业用水的增加，春灌时内江分水比例上升为78%。内江用水比例增加后，调节流量日益困难，用杩槎调节流量越来越不适应需要了。而且杩槎还经常被冲毁，外江大量跑水，内江引水量不够造成灌区伏旱，因此迫切要求改善都江堰渠首工程的引水、配水条件。1973年8月经水利电力部批准，在都江堰渠首枢纽工程改建方案未定之前，现修建外江临时闸以代替杩槎调节流量，使灌区工农业用水得到明显改善［9］。紫平铺水库紫坪铺水库是国家西部大开发“十大工程”之一，被列入四川省“一号工程”，于2001年3月29日正式动工兴建，2006年12月竣工并投入使用。紫坪铺水利枢纽工程，是都江堰灌区的水源工程，是岷江上游不可多得的调节水库，它是具有防洪、灌溉、城市工业、生活和环保供水、利用供水水量发电等综合效益的大型水利工程。都江堰由于上游没有调蓄工程，春灌用水经常告急，枯水期城市用水就占最枯来水量的44%，更增大了灌区用水难度，不仅造成灌区内上下游的供需水矛盾，而且出现春灌与城市用水叠加的双重矛盾。目前岷江上游由于森林过伐，涵养水源的自我调控能力减弱等原因来水总量和枯水期来水都日趋减少，80年代比50年代分别减少了20%和18%。从长远考虑，修建岷江紫平铺水库是十分必要的［10］。紫坪铺水利枢纽工程，利用水库的调节库容，调丰补枯，可提高现有灌区72.4万hm2耕地的供水保证率，每年枯水期增加灌溉供水量约4.37亿m3,并可为远景毗河引水灌溉丘陵灌区20.9万hm2农田提供水源。都江堰的历史意义都江堰水利工程创造了与自然和谐共存的水利形式，创造出独特的水工建筑艺术，并影响中国南方广大地域。目前为止，世界上古老的灌溉文明基本消失，在大江大河上只有都江堰渠首还基本保留了无坝引水工程的建筑艺术特点，展示着古代文明中人与自然互相融合的建筑艺术及其魅力。都江堰创造了成都平原的水环境，并对古代成都及其周边城镇的城市规划和建设有潜在的影响，是蜀文化的特殊见证。都江堰的历史价值还体现在它集政治文化、宗教文化和建筑文化的精华于一体。由于都江堰管理需要，各时期兴建的建筑群落，如二王庙、伏龙观、水利厅衙门均是古建筑精美的遗产。玉垒关、观澜亭以及索桥、南桥则是古代建筑艺术的精华。这些点面的建筑艺术与岷江、都江堰工程、河流共同构成了文化遗产的主体［11］。纵观都江堰2000多年创建、传承和持续发展的历史，它既是李冰和蜀地人民开创千秋伟业，也是我国历代各族人民不断维护、改造和拓展完善的硕果。它把中国古代哲学中“道法自然”的思想充分体现在治水的过程中，以顺应水性的自然之道为治水的最高准则，以中华民族“生生不息”的持续发展观念和“日新又新”的创造精神，创造了人类探索科学治水的辉煌业绩。都江堰作为世界上唯一留存至今造福人类的大型无坝引水工程，显示了中华民族的伟大智慧和创造能力。参考文献赵世暹.李冰守蜀的年代问题一一校正《华阳国志》误字所造成的混乱[A]//水利史研究室.中国科学院水利电力部水利水电科学研究院水利史研究室五十周年学术论文集[C].北京:水利电力出版社，1986.61-62谭徐明.论宋以前都江堰的演进[A