都江堰水利工程简介.ppt

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1、都江堰水利工程简介目录 一 主体工程 二 效用 三 管理 四 历史变迁 五 相关古迹 六 相关人物 七 参观文献一 主体工程 1.1 分水鱼嘴 1.2 宝瓶口 1.3 飞沙堰 1.1 分水鱼嘴“鱼嘴”是都江堰的分水工程，因其形如鱼嘴而得名。它位于江心，把岷江分成内外二江。外江位在西，又称“金马河”，是岷江正流，主要用于行洪；内江位在东，是人工引水总干渠，主要用于灌溉，又称“灌江”。鱼嘴决定了内外江的分流比例，是整个都江堰工程的关键。内江取水口宽150米，外江取水口宽130米，利用地形、地势使江水在鱼嘴处按比例分流。春季水量小时，四成流入外江，六成流入内江以保证春耕用水；春夏洪水季节时，水位抬高

2、漫过鱼嘴，六成水流直奔外江，四成流入内江，使灌区免受水淹。这就是所谓“分四六，平潦旱”。此外，在古代还使用杩槎来人工改变内外两江的分流比例。杩槎是一种以数根圆木为骨架，外覆竹席，内灌泥沙的截流物体。当需要时，只要在一侧的江面放置若干座杩槎，便能减少该侧的水量。一般在春季来水较少时使用这种方法截流外江，增大内江的水流供给，待春耕结束水位上涨后，再砍去杩槎，使水流恢复正常。1974年以后，在外江口建造了永久性水闸，从而取代了杩槎来实现围堰和泄洪。 鱼嘴近照目前的鱼嘴平面为半月形，由浆砌条石和混凝土筑成，长80米，最宽处39.1米，高6.6米。鱼嘴堤坝向下游延伸，形成金刚堤，内堤长650米，外堤长9

3、00米。金刚堤再往下， 分别是飞沙堰和人字堤。在鱼嘴上游东岸还有百丈堤，全长1950米，将洪水与泥沙逼向外江，并起到护岸的作用。鱼嘴、百丈堤、金刚堤，连同飞沙堰与宝瓶口协调作用，起着泄洪、排沙和调节水量的功能。历史上鱼嘴的位置一直在变动。最早的鱼嘴位于白沙河口下游不远处；现在的鱼嘴位于白沙河口下游2050米，这一位置是1936年大修时确定的。（详见下文堰首位置）都江堰鱼嘴在四川汶川512地震中受损，出现开裂，不过经过修复后影响不大。1.2 宝瓶口宝瓶口是都江堰的引水工程，是在玉垒山延伸向岷江的山崖上人工凿开的缺口，距飞沙堰下口120米，位于古灌县城墙西门玉垒关下，开凿于都江堰创建时。宝瓶口上宽

4、下窄，底宽14.3米，顶宽28.9米，平均宽度20.4米，高18.8米，峡口长36米。口内即内江流入的进水口宽70米，口外出水口宽40-50米，形如“瓶颈”，宝瓶口也因此得名。宝瓶口同飞沙堰配合具有节制水流大小的功用，是控制内江进水量的关键。内江水流经过宝瓶口流入，灌溉成都平原的大片农田；在洪水期间，内江水位提升高过飞沙堰，洪水就进入外江流走，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。 宝瓶口与离堆。图左水道是宝瓶口，图中山体是离堆。宝瓶口左岸山崖上刻有几十条分划，每划间距为

5、一市尺，名为“水则” ，用以观测水位涨落，是中国最早的水位标尺。足用的水则数随着都江堰灌溉面积的扩大而增加。宋朝时水则仅有十划，水位达到六则时即为足用，再高就会产生涝灾（宋史：“则盈一尺，至十而止； 水及六则，流始足用”）；元朝时足用数为九则（元史：“以尺画之，比十有一。 水及其九，其民喜， 过则忧，没有则困”）。清朝时以十六则为大洪水，现在需十四则才能保证春耕用水，崖上石刻水则已经达到二十四划。宝瓶口右边的山丘，因为与山体相离，故名“离堆”。上有祭祀李冰的伏龙观，又称老王庙。宝瓶口岩基经过江水两千多年的急速冲击，出现了极大的空洞，1965年和1970年曾两次加固离堆。1.3 飞沙堰飞沙堰起到

6、溢洪排沙的作用，原名“侍郎堰”，唐高宗龙朔年间（661年663年）筑成，是内江的溢洪排沙通道，故名。飞沙堰是金刚堤下段710米处的一个缺口，位于虎头岩对岸，宽240米，堰顶高过河床2米。飞沙堰将超过灌区需要的江水自行排到外江，使成都平原免受洪涝；又能将水中裹挟的大量砂石利用离心力从这里排到外江，避免淤塞内江、宝瓶口和灌区。飞沙堰遵循“低作堰”的原则，即堤顶低作与对岸标准台顶等高，使超过宝瓶口流量上限的内江水漫过堰顶流入外江。如果遇到特大洪水，堰体会自行溃堤，让江水回归岷江正流。内江水位达到水则十四划时，流量为385立方米每秒，即够灌区春耕用水。若飞沙堰堰顶高度与此水位相齐，则内江水超出十四则时

7、，多余的江水即可从飞沙堰溢去外江。此外，飞沙堰下游不远的宝瓶口有很好的控水作用，即便内江的流量高达3000 立方米每秒，宝瓶口的进水量也在700立方米每秒左右。沿金刚堤而下的急流受宝瓶口限流所阻，在口外形成一个洄水沱，即伏龙潭。加上飞沙堰对面突入内江的虎头岩对水流、砂石的导引作用，洪水便连同大量泥沙翻过飞沙堰，排往外江。据当代实测，岷江内江流量超过1000立方米每秒时，便有40%的洪水和98%泥沙从飞沙堰排出。飞沙堰顶高的调节，加上宝瓶口的限流、虎头岩的导引，即可保证引水区既有足量清水，又无洪涝威胁。二 效用都江堰工程的主要作用是引水灌溉和防洪，另外也兼具水运和城市供水的功能。它将岷江水一分为

8、二，引一部分流向玉垒山的东侧，让成都平原的南半壁不再受水患的困扰，而北半壁又免于干旱之苦。几千年来，岷江在这里变害为利，造福农桑，将成都平原变成“水旱从人，不知饥馑，时无荒年”的“天府之国”2，并进而促进了整个四川地区的政治、经济和文化发展。都江堰初成时以航运为主、灌溉为辅。史记河渠书记载，“穿二江成都之中，此渠皆可行舟，有余利用溉浸，百姓飨其利。”3岷江和长江因之得以通航，岷江上游盛产的木材还可以漂运成都，使得成都从秦朝时起便成为蜀地交通的中心。除了水运之利，都江堰于农业灌溉的效益随着灌溉渠系的发展愈加为世人所倚重。岷江左岸水源流出宝瓶口至玉垒山东侧之后，沿李冰开凿的两条干渠流向成都。西汉时

9、，蜀郡太守文翁新开一条干渠将岷江水引至成都平原东部。东汉时，“望川原”上“凿石二十里”，使灌渠延伸过现在双流的牧马山高地。同时岷江右岸的引水渠系在李冰时代开辟的羊摩江基础上不断向成都平原西南部延伸发展。经过上百年开发，到汉朝时都江堰灌区已经从秦朝时的郫县到成都一线，发展到彭县、广汉、新都一带，灌溉面积达“万顷以上”（汉朝1顷约合今70亩）。汉书地理志提到成都平原时称“民食稻鱼，无凶年忧，俗不愁苦”。到唐朝时，益州大都督长史高俭广开支渠，此后灌区渠系经过多次整修愈加繁密，灌田面积继续扩大。都江堰的功效从此转为以农田灌溉为主。宋朝时都江堰灌区又有显著发展，据王安石的京东提点刑狱陆君墓志铭可知，当时

10、灌区至少已达1府、2军、2州共12个县，其中仅陆广负责的灌区就有1.7万顷（约合今137.7万亩）。清朝时，灌溉范围达到14个州县约300万亩。到了民国时期，1937年（民国二十七年）统计的灌溉面积为26371万亩；1938年（民国二十八年）出版的都江堰水利述要记述受益于都江堰的田地“计有川西14县之广约520余万亩”。中华人民共和国成立后继续扩建和改造都江堰的灌溉系统。1960年代末，灌溉面积达到678万亩；到1980年代初，灌区扩展到龙泉山以东地区并建成水库近300座，灌溉面积扩大到858万亩；此后进一步的灌区改造将灌溉区域扩大到1000多万亩，总引水量达100亿立方米，使之成为目前世界上

11、灌溉面积最大的水利工程。三 管理都江堰有效的管理保证了整个工程历经两千多年依然能够发挥重要作用。汉灵帝时设置“都水椽”和“都水长”负责维护堰首工程；蜀汉时，诸葛亮设堰官，并“征丁千二百人主护”（水经注江水）。此后各朝，以堰首所在地的县令为主管。到宋朝时，制定了施行至今的岁修制度。古代竹笼结构的堰体在岷江急流冲击之下并不稳固，而且内江河道尽管有排沙机制但仍不能避免淤积。因此需要定期对都江堰进行整修，以使其有效运作。宋朝时，订立了在每年冬春枯水、农闲时断流岁修的制度，称为“穿淘”。岁修时修整堰体，深淘河道。淘滩深度以挖到埋设在滩底的石马为准，堰体高度以与对岸岩壁上的水则相齐为准。明代以来使用卧铁代

12、替石马作为淘滩深度的标志，现存三根一丈长的卧铁，位于宝瓶口的左岸边，分别铸造于明万历年间、清同治年间和1927年。四 历史变迁始建始建通常认为，都江堰是由秦国蜀郡太守李冰及其子率众于前256年左右修建的。史记河渠书记载：“蜀守冰，凿离堆，避沫水之害；穿二江成都之中”。华阳国志蜀志又载：“以李冰为蜀守乃壅江作堋，穿郫江、检江，别支流，双过郡下，以行舟船。”“壅江作堋”一般认为即是指修筑分水鱼嘴，“凿离堆”即为开凿宝瓶口，“穿二江”、“双过郡下”句即指李冰主持开凿了通向成都的两条干渠。1974年在外江出土的东汉石像上有铭文“李府君讳冰”，这被认为是李冰始建都江堰的实证。李冰主持建造都江堰的传统说法

13、并非没有受到质疑。质疑者的观点基于对古代文献的疑析。他们认为，“沫水”是大渡河的古称，而不是指古代一般称为“江”的岷江。因此史记说李冰“凿离堆避沫水之害”是否就是指开凿都江堰宝瓶口便成了疑问。而华阳国志记载古代蜀国的开明“决玉垒山以除水害”，与水经注中“江水又东别为沱，开明之所凿也”相应证，似乎是比李冰更早的开明开凿了宝瓶口这一都江堰的关键工程。不过，反对这一说法的观点也有强有力的反证。宝瓶口所处的山脉晚到唐朝时才开始使用“玉垒山”这一名称，因此成书于东晋的华阳国志所指之开明治水的玉垒山当在别处。四 历史变迁堰首位置堰首位置自都江堰建成以来，堰首枢纽的位置一直在变化。一方面是因为每年岁修更换竹

14、笼都会使堰首位置发生微小的改变。如果堰首遭遇大洪水被大规模破坏，再次修复后的位置变化就更大。另一方面，岷江河道也在不断改变，河道的变迁加速了堰首位置的变化。古时岷江没有现在这样弯曲，经过数千年的演变，岷江杩脚沱以下逐渐曲向左岸，杩脚沱以上则摆向右岸，这导致堰首位置缓慢下移，有向离堆拉近的趋势。最早的堰首枢纽，位于白沙河口下游不远处。五代前蜀武成三年六月二十六日（910年8月5日），暴雨造成岷江爆发大洪水，在超常洪水的巨大破坏作用下，一夜之间大堰下移“数百丈”4，传说为“江神移堰”。这次重大变故使堰首枢纽就此稳定在从宋至今的位置上。1933年8月25日，岷江上游叠溪大地震导致的山体滑坡将岷江截断

15、，形成的堰塞湖在10月9日夜溃坝，都江堰堰首建筑在14米高的洪峰冲击下荡然无存5。当年，张沅主持都江堰大修，1936年完成，现在的堰首位置由此确立。四 历史变迁技术变革技术变革 用传统技术制作的竹笼和杩槎自秦以降，都江堰一直以竹笼盛装卵石结合木桩构筑。元朝时吉当普首次引入铁石结构，此后对都江堰主体结构的争论在明清两代一直不休，都江堰整修也一直在竹笼、铁石两者间反复。直到近代，水泥、混凝土技术的引入彻底平息了双方的争论。竹笼结构的堰体很容易为岷江的急流冲刷损坏，每年都需要投入人工加以整修。随着都江堰灌区的发展，岁修的工作量也越来越大。据记载，1335年岁修中重点维修的工段达133处，竹笼需更换上

16、万条。岁修所需的劳力和物资都是向灌区农户摊派得来，加上胥吏的盘剥，使“民不堪命”。为减少岁修工程量并减轻灌区民众负担，元初的李秉彝提出改造工程结构的设想以谋求“一劳永逸”。元朝后期，四川肃政谦访使吉当普在这一设想的基础上提出用永久性工程代替简易的竹笼结构，以从根本上减轻民众负担。在他的主持下，大修从至正元年（1335年）十一月开始历时5个月。吉当普以锚铁浆砌条石结构代替传统的竹笼卵石简易结构，对“岸善崩者，密筑江石以护之”，又首次铸造“万六千斤”的铁龟代替鱼嘴。这次工程采用当时最先进的铁石材料建筑，是都江堰历史上非常重大的改革，堰体结构和筑造思想都发生了实质上的剧变。自吉当普首次实践铁石结构之后，明清两代先后共有四次采用铁石结构大修都江堰枢纽。建文年间，灌县知县胡光延续以浆砌条石结合铁钉锚固的方法修成铁石堰堤。嘉靖十年（1531年），水利佥事张彦杲作议处修堰新规提出铁石堰堤的预算。嘉靖二十九年（1550年）水利佥事施千祥以浆砌条石灌注铁水固定的方法重修堰体堤坝，并且以7万斤生铁铸造了铁牛鱼嘴。25年后岷江大洪水对堰体造成较大破坏，水利佥事杜诗在巡按郭庄的指导下疏浚铁牛鱼嘴的基址，并用铁