都江堰:可持續水利工程的典範-新華網
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2023 07/17 09:07:39
來源:科技日報

都江堰:可持續水利工程的典範

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  約公元前100多年,漢王朝太史公司馬遷受命撰寫史書,行遍大江南北,當他駐足於水流迅疾的岷江之畔、離堆之上,一座工程深深地震撼了他。在《史記·河渠書》裏,他為後世留下了關於都江堰最早的記載:“於蜀,冰鑿離堆,辟沫水之害。”

  如今,這座工程已經2279歲了。它早已與岷江融為一體,湍急的江水被其“馴服”,化作大大小小的河流,潤澤成都平原廣袤沃土,灌溉面積超過一千萬畝。

  作為世界上現存最古老、規模最大、維護最完整的灌溉工程之一,2000年1月,都江堰被聯合國教科文組織列入世界文化遺産。這個唯一以水利為主題的世界文化遺産以它悠久的歷史、獨有的科學文化價值被永久保留和尊重。

  無壩引水工程的經典

  都江堰位於四川省成都市,據傳由戰國時期秦國蜀郡郡守李冰及其子於公元前256年主持始建。

  整個都江堰樞紐可分為渠首和灌溉水網兩大系統,其中渠首包括分水工程“魚嘴”、溢洪排沙工程“飛沙堰”、引水工程“寶瓶口”三大主體工程。

  “魚嘴”因其形如魚嘴而得名。它位於江心,把岷江分成內外二江。外江在西,又稱“金馬河”,是岷江正流,主要用於行洪;內江在東,是人工引水總幹渠,主要用於灌溉,又稱“灌江”。“魚嘴”決定了內外江的分流比例,是整個都江堰工程的關鍵。

  內江取水口寬150米,外江取水口寬130米,利用地形、地勢使江水在“魚嘴”處按比例分流。春季水量小時,四成流入外江,六成流入內江,以保證春耕用水;春夏洪水期,水位抬高漫過“魚嘴”,六成水流直奔外江,四成流入內江,使灌區免受水淹。這就是所謂“分四六,平潦旱”。此外,在古代還會使用榪槎(用來擋水的三腳木架)來人工改變內外兩江的分流比例。

  “都江堰是中國古代無壩引水工程的經典,創造出與自然和諧共存的水利形式,是具有獨特美學意境的水工建築。”中國水利學會水利史研究會會長、中國水利水電科學研究院副總工程師譚徐明説。

  據她介紹,無壩引水是中國古代水利工程最基本的建築形式,其主要特點是規劃上的科學性,它充分利用河流水文以及地形特點佈置工程設施,使之既滿足引水或通航的需求,又不改變河流原有的自然特性。古代都江堰渠首及以下的各級渠道均為無壩引水的工程形式,與天然河道類似的渠係集灌溉、防洪、水運和城市供水等功能於一體。

  “都江堰利用岷江地形修築,以最少的工程設施,實現了引水與水量的節制。”譚徐明説,渠首段河流的地形、河流水文和水力學特性與每一處工程設施的功用是協調運作的整體,共同決定了都江堰引水、排洪和排沙的能力。一方面河道地形決定了各工程設施的佈置;另一方面通過工程措施可以保持河床地形的相對穩定,這體現了都江堰在規劃方面的卓越成就。

  英國學者李約瑟曾在《四川——自由中國的心臟》中寫到都江堰:“將超自然、實用、理性和浪漫因素結合起來,在這方面任何民族都不曾超過中國人。”

  傳統中國的自然觀

  在人類文明的進程中,水利活動始終扮演着重要角色。

  都江堰不僅是古代工程的奇蹟,更是一座飽含中國水利技術、傳統文化的博物館。

  “中國水利工程的規劃理念和技術內核少有征服自然的意識,其蘊含的生命力和文化的魅力來自於對自然與河流的尊重。”譚徐明説,都江堰也是“歷史模型”,最具象地展示了成功的水利工程如何從尊重自然、利用自然中獲益,其對社會和區域環境又有怎樣的貢獻。

  在都江堰的建設中,以石、木和竹為主的建築材料和河工構件均直接源於自然,“這類因地制宜、就地取材的工程形式與河流環境融為一體,暗含着古代人水利規劃與建築形式的自然觀。”譚徐明説。

  站在今天回望,我們該如何認識和理解都江堰?

  譚徐明給出她的解釋:“我們的視野不應局限在水利工程本身的歷史,而要將它與區域乃至國家的歷史&&起來,放大到它所惠澤的成都平原去理解;同時也不應局限于都江堰的竹籠、榪槎之類的工程技術,而應從中領略傳統水利的科學內涵,以及由它所創造出的水工美學的意境。”

  另外,認識都江堰,不能忽略都江堰獨有的文化現象。“都江堰堪稱世界上管理最好的古代水利工程,歷史時期都江堰已經具有現代流域水資源一體化管理的機制,灌區管理還擴展到區域公共設施的管理。”譚徐明進一步解釋,都江堰2000多年的延續是工程的延續,更是管理的延續,由水利的延續管理衍生出區域文化,“這個文化是非常實實在在的。”

  早在漢代,朝廷就已設官員專門對都江堰進行管理。明清時期在渠首所在地灌縣設官署,行政長官明代為水利僉事,清代稱水利同知。四川省、成都府及灌區各縣則有專管官員,負責歲修和用水管理。

  在譚徐明看來,成都平原從都江堰這座偉大的工程獲益長達2000多年,是古代哲人“天人合一”自然觀的最好詮釋,是對今人可持續發展理念的最好例證。從對江河的利用與改造,到水利工程的未來,都江堰留給後人的財富遠遠超越了工程本身。生於成都,長於成都,譚徐明對都江堰灌區十分熟悉,也充滿感情,“都江堰造就了成都平原的河流,成都大大小小的河流都屬於都江堰的水系。我家推開窗戶就是一條小河,上面有拱橋。府河和南河(錦江)是我們游泳和端午看龍舟比賽的地方。”

  跨越時空的科學性

  2021年4月,中國人民銀行發行“中國能工巧匠金銀紀念幣”,其中一枚5克金幣以李冰和都江堰為題材,背面圖案就是都江堰水利主體工程,並輔以文字“深淘灘、低作堰”。

  “深淘灘、低作堰”是刻在都江堰二王廟石壁上的治水“三字經”,與“遇彎截角、逢正抽心”的河工“八字訣”一起被奉為都江堰的傳世準則。前者是古人從無數經驗教訓中凝練出的都江堰工程技術規範,後者則不僅適用於都江堰,而且是治理堆積性(增坡性)河流的普遍性法則,被後世遵循。

  “美國到1936年才從治理密西西比河下游的經驗認識到截彎取直是正確的法則。在這以前,普遍認為取直後洪流將徑奔下游,使下游流率增大,水位抬高,因而是不利的。殊不知當彎道和捷徑同時存在下,兩道並流,增加了河槽臨時蓄水的容量,只會使下游洪水流率和水位減低。而我都江堰2200年前就已建立了這個治河法則。”我國著名水利工程專家黃萬里在《論都江堰的科學價值與發展前途》中寫道。

  從設計和建造開始,都江堰就沒有被視作一勞永逸的工程。從一開始,都江堰便有了維護制度,被稱為“歲修”。這是一項複雜的系統工程,必須要在每年極短的枯水期內完成。

  清末,西方現代建築材料和技術傳入中國,1935年,“魚嘴”部分首先改用混凝土澆築,這種永久性的工程結構讓都江堰省去耗費人力的“歲修”,此後,“金剛堤”“魚尾”“飛沙堰”陸續換掉了竹籠卵石材料,改為混凝土澆築,古老的都江堰與現代建築材料結合在一起。

  2018年,經國際灌溉委員會評定,都江堰被確認為世界灌溉工程遺産。

  據譚徐明介紹,中國目前有19處灌溉工程遺産,其中浙江有17處、四川有2處。“通過19項灌溉遺産的申報和保護,我們發現了很多以前不知道的水利工程,使很多瀕於消亡的灌溉工程得到保護,使優秀的水利技術得到認識和傳承,並且感受到中國水利工程的確文化深厚,認識到歷史不只在教科書上,而是實實在在地存在於大地上。”譚徐明説,都江堰既是一座有着悠久歷史意義的水利工程,又是一座自然造化與人工斧鑿渾然天成的建築物;其巨大效益延續至今,是人與自然和諧相處的水利工程的典範。

【糾錯】 【責任編輯:孫曉倩】