千年奇迹都江堰

在成都生活了多年,周末偶尔也会去都江堰逛逛,对它的了解却很少,印象中只知道它是李冰父子主持建设的大型水利工程,两千多年来,它保障了成都平原免受洪灾,富甲一方。

假日闲来无事,仔细了解了下都江堰的防洪原理,记录一下,分享给你。

都江堰是中国古代建设并使用至今的大型水利工程 (也有人认为把都江堰称为防洪工程更合适),其大概的示意图如下所示。
都江堰

“鱼嘴”是都江堰的分水工程,它位于江心,将岷江分成外江和内江。“鱼嘴”建筑在岷江冲出山口呈弯道环流的江心,冬春季江水较枯,水流经鱼嘴上面的弯道绕行,主流直冲内江,内江进水量约6成,外江进水量约4成;夏秋季水位升高,水势不再受弯道制约,且由于外江的宽度大于内江,主流大部分流入外江,内、外江江水的比例自动颠倒:内江进水量约4成,外江进水量约6成。在古代,鱼嘴是以竹笼装卵石垒砌,极易被大洪水破坏,因此,历史上鱼嘴的位置一直都不是固定的,直到1936年大修时才确定现在的位置。

内江的飞沙堰和宝瓶口,则是内江控制水量的关键。内江水流经过宝瓶口流入,灌溉成都平原的大片农田;在汛期,内江水位提升高过飞沙堰,洪水就经由飞沙堰进入外江流走,再加上宝瓶口对水流的约束,达到了防洪的作用。内江水流进宝瓶口后,顺应西北高、东南低的地势沿大小各支引水渠不断分流,形成自流灌溉渠系,灌溉成都平原上一千余万亩农田。

河水在流经弯道时,凹岸的水流速度较快,而凸岸的水流速度较慢,泥沙则会在水流速度较慢(凸岸)一边堆积,原理图如下所示。对应到都江堰,水流在经过鱼嘴时,外江是凹岸,内江是凸岸,那么水中的大部分泥沙(大概占80%)会流到外江,较少的一部分会流到内江。
凹凸岸示意图
当内江的水流到飞沙堰时,由于飞沙堰又属于凸岸,又有15%左右的泥沙会堆积在这儿,剩下的少部分泥沙会流经宝瓶口。除此之外,由于宝瓶口河道狭窄,当湍急的河水流经到宝瓶口时,会在宝瓶口形成漩涡,在漩涡的作用下,又有部分泥沙会被甩到飞沙堰,这就是都江堰的排沙工程

除此之外,都江堰还有岁修制度,每年冬春之际枯水时,人们都会对都江堰进行修缮。除此之外,每个数年还会大修,或针对具体情况进行特修和抢修。岁修主要以“深淘滩、低作堰”六字诀为修复原则,这里的“淘滩”指的是淘挖淤积于内江、外江进水口河床的沙砾卵石,“作堰”则是指修复包裹鱼嘴的金刚堤、飞沙堰等堰堤。

最后,如果你对上述内容还有疑问,也可以听听李永乐老师的讲解:千年奇迹都江堰:2300年前的水利工程如何造就天府之国?

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