古蜀奇蹟三星堆，天府神功都江堰；杜甫草堂茅屋新，武侯祠里孔明現。11月到成都去參觀了都江堰。原來也知道都江堰是世界有名的歷經兩千年仍然在工作的水利工程，但不知道詳細的工作原理，這次回來後到網上查詢補了一下課，寫此科普與大家分享。 1，李冰治水 據說李冰是河東（山西運城）人，被譽為戰國時代秦國的水利工程專家，以修建都江堰而聞名。 話說大約在公元前316年，秦國派兵越過秦嶺，控製成都平原設置了蜀郡。五六十年之後，秦昭襄王任命李冰為蜀郡守，發展當地經濟，治理開發西蜀。 成都一帶，氣候溫和，土地肥沃，適宜農耕。但那時候，卻常鬧水旱災害，使百姓世代貧困。西蜀郡守，李冰上任，不辭辛勞，調查訪問。災害之原因何在？方知是地勢決定。成都乃一傾斜平原，西北高而東南低。岷江從西北高山奔騰而下；成都向東南平原一展無垠。但岷江尚未進入平原，便被東邊高高的玉壘山擋住！只好別了成都，改道西去，最後流至宜賓，匯入長江，見圖1a。因此結果便是，成都平原得不到岷江的灌溉，四季遭殃：冬春無雨，河床乾枯，易鬧旱災，莊稼受害；夏秋之際，積雪融化，河水泛濫，暴雨成災。  圖1：都江堰的寶瓶口 2，都江堰-寶瓶口 “岷江遙從天際來，神功鑿破古離堆。” “劈斧岩前飛瀑雨，伏龍潭底響輕雷。”---【清】黃俞 如前所述，玉壘山擋道，攔截河水無法東流，到不了成都。李冰總結前人治水的經驗，提出“分洪以減災，引水以灌田”的方針，決定在岷江上修建一座防洪、灌溉、航運兼用的大型綜合水利工程。這就是都江堰工程。都江堰的第一步，是堪稱“開天闢地”的寶瓶口工程。 李冰逆天而行，作出驚人決策：要打穿玉壘山，讓岷江之水改道而行，分流一部分流向成都平原。這就是他的第一步計劃：開通一條河道：“寶瓶口”工程，見圖1b。 劈開一座山！在沒有炸藥，工具粗糙的戰國時代，談何容易。 李冰沒有學過現代物理，卻想出一個好辦法：利用了熱脹冷縮的原理。他讓民工們把許多木柴堆積在岩石上，放火點燃。熊熊的烈火把岩石燒得滾燙，然後趁熱澆淋冷水，頑石便在冷熱的急驟變化中炸裂開了。據說這個方法大大地將整體施工的時間縮短了數年，最終，把玉壘山劈開了一個20米左右寬的大口，命名為寶瓶口。地圖上，寶瓶口的形狀如同一個裝滿水的瓶子，將一部分岷江水引向東流。這個“寶瓶”，從玉壘山上劈下一個三角形，被稱為“離堆”。  圖2：寶瓶口、離堆、伏龍觀、李冰塑像 上面是我們參觀時拍攝的照片，其中背景，便是寶瓶口。寶瓶口的右邊是寒潭伏龍和離堆古園。山上建有伏龍觀，其中陳列了一尊李冰塑像。這是1974年在都江堰市岷江（外江）發掘出來的。雕刻於東漢建寧元年（168年）間。此塑像證實了李冰治水的真實性，儘管後來民間將其事跡神化，加上了許多不真實的傳說。 3，都江堰-魚嘴 “禹績真堪補，雙流此地分。” ---- 【清】呂元亮 寶瓶口起到了一定的效果，將一部分江水分流，送進了成都平原。但開山畢竟不易，分流的比例也無法控制。於是，李冰又想出一個大招。 開山困難，築堤可行。何不在岷江的中間，人工築起一條縱向大堰？見圖3c的金剛堤。 金剛堤的頂頭分水處，形狀尖尖，頗像魚頭，俗稱“魚嘴”。它把岷江一分為二：堤左外江，是岷江主流；堤右內江，為灌溉總渠，因之稱“分水魚嘴”。見圖3a的：魚嘴、外江、金剛堤、內江。 
圖3：都江堰-魚嘴和飛沙堰 那個年頭，怎樣無中生有地在滔滔江水中堆砌出一個“堤”來呢？李冰從洗衣婦女用的竹籠得到啟發。讓民工們砍來竹子，編成竹籠，填滿石頭，層層相疊，放於水邊，人多力大，堤壩速成。 4，都江堰-飛沙堰 除了有魚嘴的金剛堤之外，都江堰的最後一步是飛沙堰和人字堤，見圖3b。 人字堤的修築方法與魚嘴分水堰相同，也是用特大竹籠裝滿卵石而堆築成功的。不過，這道工程的作用不是分流，是“飛沙”！它的設計很巧妙。人字堤不是隨意堆砌的，需要不高不矮，才能使內江的水位在達到一定高度後，江水會漫過堤堰而流入外江。還順帶把泥沙也帶過去，產生排沙的作用，確保流向成都平原的水質清澈少沙。 又如何控制外江內江水量的比例呢？比較合適的比值是“四六分水”的結構。據說李冰讓石工打了三個石人，立在分水魚嘴附近的內江中，要求水量多時不超過石人的肩，少時不能讓石人露出腳。水利史專家說，這三個石人實際上是世界上最早的水則。我們沒見着石人，不知真假。 都江堰建成以後，成都平原的水患減輕，經濟改觀。蜀地沃野千里，從此稱為“天府之國”。兩千多年來，都江堰一直發揮着它的效益。 
圖4：李冰父子像和都江堰市 5，不止李冰父子 都江堰是世界上現存的最古老的水利工程之一。為了紀念李冰的歷史功勳，人們在都江堰邊的玉壘山麓修建了二王廟。據說他的兒子就是中國神話中的二郎神。這點也不知真假。 不過事實上，都江堰也並不僅僅是李冰父子的功勞。也許基本設計結構，以及許多創意的想法屬於李冰，但從公元前256年到現在，近兩千三百多年過去了，整個工程能夠保存到現在，持續工作使用到如今，是多次維修、加固、改造、管理的結果，它凝聚着中國人民勤勞和智慧的結晶。 參考資料： 都江堰水利工程原理講解 https://www.sohu.com/a/216343412_698856
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