古蜀奇迹三星堆，天府神功都江堰；杜甫草堂茅屋新，武侯祠里孔明现。

11月到成都去参观了都江堰。原来也知道都江堰是世界有名的历经两千年仍然在工作的水利工程，但不知道详细的工作原理，这次回来后到网上查询补了一下课，写此科普与大家分享。

1，李冰治水

据说李冰是河东（山西运城）人，被誉为战国时代秦国的水利工程专家，以修建都江堰而闻名。

话说大约在公元前316年，秦国派兵越过秦岭，控制成都平原设置了蜀郡。五六十年之后，秦昭襄王任命李冰为蜀郡守，发展当地经济，治理开发西蜀。

 成都一带，气候温和，土地肥沃，适宜农耕。但那时候，却常闹水旱灾害，使百姓世代贫困。西蜀郡守，李冰上任，不辞辛劳，调查访问。灾害之原因何在？方知是地势决定。成都乃一倾斜平原，西北高而东南低。岷江从西北高山奔腾而下；成都向东南平原一展无垠。但岷江尚未进入平原，便被东边高高的玉垒山挡住！只好别了成都，改道西去，最后流至宜宾，汇入长江，见图1a。因此结果便是，成都平原得不到岷江的灌溉，四季遭殃：冬春无雨，河床干枯，易闹旱灾，庄稼受害；夏秋之际，积雪融化，河水泛滥，暴雨成灾。

图1：都江堰的宝瓶口

2，都江堰-宝瓶口

 “岷江遥从天际来，神功凿破古离堆。” “劈斧岩前飞瀑雨，伏龙潭底响轻雷。”---【清】黄俞

如前所述，玉垒山挡道，拦截河水无法东流，到不了成都。李冰总结前人治水的经验，提出“分洪以减灾，引水以灌田”的方针，决定在岷江上修建一座防洪、灌溉、航运兼用的大型综合水利工程。这就是都江堰工程。都江堰的第一步，是堪称“开天辟地”的宝瓶口工程。

李冰逆天而行，作出惊人决策：要打穿玉垒山，让岷江之水改道而行，分流一部分流向成都平原。这就是他的第一步计划：开通一条河道：“宝瓶口”工程，见图1b。

 劈开一座山！在没有炸药，工具粗糙的战国时代，谈何容易。

 李冰没有学过现代物理，却想出一个好办法：利用了热胀冷缩的原理。他让民工们把许多木柴堆积在岩石上，放火点燃。熊熊的烈火把岩石烧得滚烫，然后趁热浇淋冷水，顽石便在冷热的急骤变化中炸裂开了。据说这个方法大大地将整体施工的时间缩短了数年，最终，把玉垒山劈开了一个20米左右宽的大口，命名为宝瓶口。地图上，宝瓶口的形状如同一个装满水的瓶子，将一部分岷江水引向东流。这个“宝瓶”，从玉垒山上劈下一个三角形，被称为“离堆”。

图2：宝瓶口、离堆、伏龙观、李冰塑像

上面是我们参观时拍摄的照片，其中背景，便是宝瓶口。宝瓶口的右边是寒潭伏龙和离堆古园。山上建有伏龙观，其中陈列了一尊李冰塑像。这是1974年在都江堰市岷江（外江）发掘出来的。雕刻于东汉建宁元年（168年）间。此塑像证实了李冰治水的真实性，尽管后来民间将其事迹神化，加上了许多不真实的传说。

3，都江堰-鱼嘴

“禹绩真堪补，双流此地分。” ---- 【清】吕元亮

宝瓶口起到了一定的效果，将一部分江水分流，送进了成都平原。但开山毕竟不易，分流的比例也无法控制。于是，李冰又想出一个大招。

开山困难，筑堤可行。何不在岷江的中间，人工筑起一条纵向大堰？见图3c的金刚堤。

金刚堤的顶头分水处，形状尖尖，颇像鱼头，俗称“鱼嘴”。它把岷江一分为二：堤左外江，是岷江主流；堤右内江，为灌溉总渠，因之称“分水鱼嘴”。见图3a的：鱼嘴、外江、金刚堤、内江。

图3：都江堰-鱼嘴和飞沙堰

那个年头，怎样无中生有地在滔滔江水中堆砌出一个“堤”来呢？李冰从洗衣妇女用的竹笼得到启发。让民工们砍来竹子，编成竹笼，填满石头，层层相叠，放于水边，人多力大，堤坝速成。

4，都江堰-飞沙堰

除了有鱼嘴的金刚堤之外，都江堰的最后一步是飞沙堰和人字堤，见图3b。

人字堤的修筑方法与鱼嘴分水堰相同，也是用特大竹笼装满卵石而堆筑成功的。不过，这道工程的作用不是分流，是“飞沙”！它的设计很巧妙。人字堤不是随意堆砌的，需要不高不矮，才能使内江的水位在达到一定高度后，江水会漫过堤堰而流入外江。还顺带把泥沙也带过去，产生排沙的作用，确保流向成都平原的水质清澈少沙。

又如何控制外江内江水量的比例呢？比较合适的比值是“四六分水”的结构。据说李冰让石工打了三个石人，立在分水鱼嘴附近的内江中，要求水量多时不超过石人的肩，少时不能让石人露出脚。水利史专家说，这三个石人实际上是世界上最早的水则。我们没见着石人，不知真假。

都江堰建成以后，成都平原的水患减轻，经济改观。蜀地沃野千里，从此称为“天府之国”。两千多年来，都江堰一直发挥着它的效益。

图4：李冰父子像和都江堰市

5，不止李冰父子

都江堰是世界上现存的最古老的水利工程之一。为了纪念李冰的历史功勋，人们在都江堰边的玉垒山麓修建了二王庙。据说他的儿子就是中国神话中的二郎神。这点也不知真假。

不过事实上，都江堰也并不仅仅是李冰父子的功劳。也许基本设计结构，以及许多创意的想法属于李冰，但从公元前256年到现在，近两千三百多年过去了，整个工程能够保存到现在，持续工作使用到如今，是多次维修、加固、改造、管理的结果，它凝聚着中国人民勤劳和智慧的结晶。

参考资料：

都江堰水利工程原理讲解

https://www.sohu.com/a/216343412_698856