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都江堰水利枢纽
  2008-05-21 16:17  
    都江堰(Dujiang Weir)  位于四川省都江堰市境内岷江进入成都平原的起始段,引岷江水,灌溉成都平原的大型水利工程。晋代称都安大堰、湔堰,唐代又名楗尾堰,宋代始称都江堰。都江堰相沿2000多年,是现存世界上历史最长的无坝引水工程。

    渠首枢纽的演变  都江堰创建于秦昭王末年(公元前256年~前251年),秦蜀郡守李冰主持兴建。早期的都江堰记载甚略,《史记·河渠书》只记李冰“穿二江成都之中”。后人有许多推测,归结起来主要有2种:一为李冰开凿了进水口及修建引水渠道,将岷江水引入成都平原;一为根据现代地质调查,认为岷江原有1条支流,自都江堰市分出,流经成都平原,至新津归回岷江,李冰利用这里的地形条件凿宽进口,整治河道,增加进水量,这个进口即为都江堰永久性进水口,因形如瓶状而名“宝瓶口”。《华阳国志》记载李冰还在白沙邮(渠道上游约lkm处,今为镇)作三石人,立于水中“与江神要(约定),水竭不至足,盛不没肩”。对水位流量关系有一定的认识,提出了利于下游用水的大致水位标准。据《史记·河渠书》的记载,早期的都江堰以航运为主,兼有灌溉效益,后来逐步演变成为以灌溉为主的水利工程。至迟在魏晋时,已具备分水、溢洪、引水三大主要工程设施的雏形。修筑在江心洲的湔堰(又称堋、金堤)将岷江一分为二,左侧河水经宝瓶口进入灌区,以湔堰的高度及宝瓶口的大小控制引水流量;汛期,堰有冲决,水流经决口归入岷江正流,又可作进一步的调节。唐代都江堰已经基本完善,成为由分水导流工程楗尾堰、溢流工程侍郎堰、引水工程宝瓶口三大工程为主体的无坝引水枢纽。宋元时称分水工程为象鼻,明清迄今又称鱼嘴,均因形似而得名。鱼嘴建在岷江江心洲滩脊顶端,长30m~50m,高8m~12m,低水位时分流人渠。清道光以后侍郎堰又有飞沙堰之名。飞沙堰为侧向溢流堰,高2m左右,宽150m~200m,低水位时壅水入宝瓶口,汛期堰顶溢流,特大洪水时允许冲决堰体,溢流量增大。都江堰各工程在布置上有较大的灵活性,总的来说,要顺应江心洲地形地势和河道冲淤的变化,但在具体布置时可以在一定的范围内根据灌区用水需要,尽可能合理选择分水鱼嘴位置、溢流堰位置和高度,并通过工程维修、河道疏浚等临时性工程措施加以稳定。现代的都江堰保持着清代以来的基本面貌,由分水工程鱼嘴,导流工程百丈堤、金刚堤,溢流堰工程飞沙堰、人字堤及引水工程宝瓶口组成(图1)。

    最早记载都江堰工程结构的文献见于晋代,当时系用卵石堆筑。至迟在唐代都江堰工程结构已以竹笼工为主,木桩工用作建筑物加固和抗冲销能辅助工程。这类竹、木、石建筑材料一直延用到20世纪50年代。据清代史料记载,每年岁修需换竹笼1.3万余条,年需竹料170多万斤,其中以鱼嘴、飞沙堰用竹笼最多。竹笼易朽,需年年更换,加上每年巨大的河道疏浚量,工料、劳动力的征集成为历代当地老百姓的一大负担。古代都江堰多次工程结构的改造,在鱼嘴下功夫最多。元至元元年(1335年)佥四川廉访司事吉当普主持大修,改用石料修砌鱼嘴,又用铁1.6万斤铸铁龟,置于顶端,以铁柱固定于滩地上。明嘉靖二十九年(1550年)水利按察司佥事施千祥修砌石鱼嘴,顶端用铁6.7万斤铸成铁牛,“首合尾分,如人字形”,以保护鱼嘴。由于基础淘刷,这些工程运用时间不长。清光绪三年(1877年)四川总督丁宝桢主持大修,主要工程均改用石砌。鱼嘴前端仍采用竹笼、木桩,以保护基础不受淘刷。次年汛期,除鱼嘴外,其他工程均毁于洪水。新鱼嘴运用了13年,后人称作“新工鱼嘴”。1936年冬大修,总结了以往砌石鱼嘴成败经验,注意前端消能抗冲的基础改造。前端以羊圈、木桩、竹笼组成三重抗冲刷防护圈,基础铺以竹笼、枕木作为刚性结构与砂卵石地基间的过渡层。鱼嘴长31.4m,全高8.85m,其中过渡层厚3m。这个鱼嘴一直运用到1979年外江建闸,该砌石鱼嘴成为今鱼嘴的基础。20世纪60年代以来,都江堰的其他工程也逐渐改为浆砌石、钢筋混凝土等结构,大大减少了岁修工程量。

    渠首及灌区的管理  出土文物汉代李冰石像表明,都江堰至迟在汉代已设官专门从事管  理。晋代蜀郡设有蜀渠都水行事、蜀渠平水、水部都督等官(从事灌溉管理的专官)。明代  设水利佥事,清朝设水利同知,均是从事渠首管理的行政官员,在灌县有官署;灌区各县亦有相应官吏。古代称渠首为官堰,有国家管理机构,维修经费亦主要由国家拨发;灌区干支级渠道为民堰,由受益各县管理,经费在民间摊派。历史上都江堰因为战乱,管理废弛,工程失修,多次完全失去作用。但是,社会稍有平定,国家立即恢复对它的管理。

    工程管理是都江堰管理的重要内容,其中又以岁修为主。岁修一般历时近半年,农历冬十月初断流开工,春三月底完工供水。清道光以前只限于内江一侧,道光时内外江均归入岁修范围。岁修的主要工作是更换各工程设施的竹笼、木桩,疏浚河道、渠道。渠首岁修范围一般自鱼嘴分水处至灌县境内各干渠进口段。《宋史·河渠志》记载当时宝瓶口段有水则作为施工和供水的标准。水则共10则,1则为宋尺1尺(约合今0.02cm),刻于宝瓶口右侧离堆石壁上,要求侍郎堰底以4则为度,堰顶高以6则为准。水则则数既用来控制侍郎堰的修筑高度,又作为河道疏浚的标准,从而达到调节控制宝瓶口进水量的目的。明清以来仍以水则作为宝瓶口的水位计,又在飞沙堰对岸三道崖下设置标准台,上置铜标,与飞沙堰堰顶齐,台下河道中埋铁柱,铁柱所在的高程为疏浚后宝瓶口段的河底高程,控制标准较前严密。在工程管理方面历代许多经验被编成口诀流传至今,如:“遇弯截角,逢正抽心”,是河道整治方面的技术要领;“深淘滩、低作堰”,是对渠首或干渠级河道进口段河道整治、溢流堰修筑的技术要求。清同治、光绪时灌县知县胡圻把前人积累的经验编成“三字诀”,刻于都江堰左岸二王庙内,以示后人:“深淘滩,低作堰,六字旨,千秋鉴。挖河沙,堆堤岸。砌鱼嘴,安羊圈。立湃阙,留漏罐。笼编密,石装健。分四六,平潦旱。水画符,铁桩见。岁勤修,预防患。遵旧制,毋擅变。”概括了都江堰分水、溢流等工程设施和河道整治工程的施工技术,列出了渠首必设的水画符(水则)、铁桩、漏罐(涵洞)等水位观测、河道整治标准以及暗渠引水等工程设施。除岁修以外,还有抢修和大修。因为都江堰工程设施为临时性结构,抢修和大修只在特定情况下进行。抢修只限灌区水稻用水期间,溢流堰冲溃,直接影响宝瓶口进水时进行。大修多是渠首工程基本被毁,河道多年未认真疏通,河道阻塞,供水不畅的情况下进行。近代有过3次大修:道光七年(1827年),由水利同知强望泰主持;光绪三年(1877年),由四川总督丁宝桢主持;1936年,由四川省水利局主持。

    灌区的扩展  都江堰地处成都平原冲积扇的顶端,具有自流灌溉的良好条件,它的创建为后来成都平原水利的发展开辟了广阔的前景。西汉景帝末年(约公元前141年)蜀郡守文翁“穿湔江口,灌溉繁田千百顷”。繁县为今新繁镇。渠首在岷江支流湔水的出山口,下分若干支,东面几支人绵水、洛水(今沱江),西面几支尾水人都江堰北干渠——蒲阳河,以后各代都有经营,称湔江堰,是都江堰灌区最早向东北扩展的一部分。东汉时开望川源,渠长20里,引水灌溉广都(今双流)一带,向西南丘陵一带扩展。唐代,成都地区水利工程兴建较多。唐玄宗开元二十三年(735年)在今双流、温江开渠,“通漕西山竹木”。玄宗天宝时(742年~755年)成都北郊重开万岁池,“筑堤积水溉田”。唐宣宗时(847年~859年)剑南西川节度使白敏中“以成都锦江为池,江之支纬城中,乃开金水河”。僖宗乾符时(874年~879年)西川节度使高骈修建成都西北郊的縻枣堰(今属都江堰东风渠灌区)。这些工程的兴建使成都北部浅丘地区灌溉,城市供排水、通航条件都有较大的改善。唐代都江堰灌区的范围与今都江堰内江灌区范围基本相同。以后历代都有扩展,但只限成都平原边缘地带。清乾隆六年(1741年)将在岷江右岸引水的沙沟堰、黑石堰并入都江堰管理,至此都江堰始分为内江和外江2个灌区,外江系岷江正流,内江指鱼嘴分出的左支。据1938年统计,内外江两大灌区总灌溉面积约300万亩,控制灌溉成都平原大部分耕地。除灌溉效益外,灌区水道兼有竹木筏运输、客货船运输等水运之利。此外,还具有城镇供排水、园林用水、防洪、水力利用等方面的功能。

    中华人民共和国成立以后,都江堰的发展进入了新的阶段。自20世纪50年代至60年代末,渠首工程完成了由临时性工程结构向永久性工程结构的过渡;1974年在都江鱼嘴以右,岷江干流上修建外江闸。外江闸为开敞式拦河节制闸,全长104.4m,共分8孔,每孔净宽12m,当岷江为100年一遇洪峰流量7700m3/s时,泄洪量可达4130m3/s。这些工程的实施提高了都江堰控制调节能力,减少了渠首岁修工程量,为灌区的扩展创造了条件。

    历史上都江堰灌区干支渠系进水口设施基本与渠首格局类似,即采用鱼嘴分水,湃阙(侧向溢流堰)溢洪的工程布置形式。20世纪50年代以来干支渠进水口相继建闸,同时对平原地区的渠道工程实施了全面改造,通过裁弯取直,整理各级渠系等措施,形成了水量调配比较合理的渠系工程,灌区的发展更加迅速。1952年开工兴建人民渠,在彭州市境内内江干河的蒲阳河上引水,干渠沿着成都平原边缘向川东北方向延伸;1956年修建东风干渠,在郫县境内内江干河的毗河和府河上引水,干渠为东南走向;1954年在外江干河沙沟河以西扩并外江水系九处民间小堰,新堰名三合堰,以沙沟河和岷江支流文井江为主要水源。此外,在成都平原南部新修了牧马山干渠,其中人民渠、东风渠分期实施。至60年代末成都平原自流灌溉面积达45.2万hm2。20世纪70年代以来,人民渠、东风渠分别穿过龙泉山北段和南段,向沱扛、涪江流域的川东北、川东南丘陵地带延伸,在这些地区修建了一批大中型水库,用以囤蓄汛期都江堰余水,拦截当地径流,成为川东北和川东南丘陵地区渠库串联、引蓄结合的新灌区。


图2 都江堰灌区图

  都江堰灌区按照供水方式分为平原直灌区和丘陵引蓄灌区两大部分,1994年有效灌溉面积已超过1000万亩,成为中国最大的灌区(见图2)。岷江水资源进一步的开发和多层次的综合利用将是灌区未来发展的目标(参见都江堰灌区)。


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