天府之国的源泉 都江堰水利工程

刘咏涛

2018年8月，都江堰水利工程被列入世界灌溉工程遗产名录。这座延续了2000多年的古老水利工程，至今一直发挥着防洪灌溉作用，使成都平原成为水旱从人、沃野千里的天府之国，是世界水利史上的奇迹。

地理位置天然优越

都江堰位于四川盆地西部边缘和横断山脉东部边缘交汇处，由川西北高原河道进入川西冲积平原的地方。岷江上游流经地势陡峻的高山峡谷，水流湍急，还挟带大量泥沙，一过灌县城就到了成都平原，巨大的水流四散而去，流速突然减慢，泥沙和岩石沉积下来，淤塞河道，蔓延田野，往往造成灾难。

远在都江堰修成之前的二三百年，古蜀国王杜宇以开明为相，在岷江出山处开一条人工河流，分流岷江水，但水患并没有得到根除。秦昭王年间，李冰被任命为蜀郡守，李冰父子在前人治水的基础上，依靠当地能工巧匠人民群众，最终建成了都江堰水利工程。

都江堰水利工程的选址优越。此处岷江出口的弯道中央海拔约750米，而成都平原的平均海拔为400-500米，岷江水可借助落差自然流向川西平原各处，甚至平原东北部地势稍高的新繁、彭州。

成都平原从岷江出口看去，像一把打开的扇子，而都江堰水利工程所在处，就像扇柄。在这里修建水利工程，好比掌握了扇子的关键。也就是说，有了这个“堰”，岷江水就可以从这里往东北、东、东南方向流去。

建造材料自然生态

玉垒山是阻碍岷江东流北上的障碍，加剧了川西平原的洪涝和干旱。李冰决定，在玉垒山上挖出一条河道。事实证明，玉垒山上开出的宝瓶口及离堆，千百年来不仅经受住了大小洪水的冲刷，还稳稳顶住了上游漂下的大量粗大乔木的巨大冲击。

玉垒山是宝瓶口的位置所在，也是这个水利工程的建筑材料——山、山石。这里的山石几乎全是砾石，相當坚硬。在当时的技术条件下，李冰采用了烧石泼水的办法，用8年时间挖通宝瓶口：在山石上架木柴，大火燃烧到山石温度极高时，用水泼上去，山石在热冷温差的作用下，靠火的那层爆裂成一个个小碎片，然后将它挖去。最终，形成了一条宽20米、深40米、长80米的水口河道。因为它的来之不易和重要作用且犹如瓶口，人称宝瓶口。

水利工程其它部分的建造，都是就地取材。如金刚堤鱼嘴上的石笼，是用整个四川盆地都极为普遍的慈竹。慈竹较为长大，作成篾条可以编制绳索，韧性较好，也耐水浸泡。用慈竹编成长条石笼，再装入江中的鹅卵石，就成了最好的堤坝。

杩槎和羊圈的制作、使用也自然而巧妙。一者用于拦挡大水，保护金刚堤及宝瓶口的安全，二者调节水流走向和流量。杩槎也叫木马，是用三根木头扎成的三脚架；羊圈是竹木编成的桶状大笼，立于水里，中填卵石。两法一直用到1974年修建现代化的水闸为止。

工程设计自然巧妙

都江堰水利工程的渠首部分主要由鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口三大主体工程构成。三者有机配合，相互制约，协调运行，引水分洪，减灾灌溉，具有“分四六，平潦旱”的功效。

宝瓶口引水工程完成后，虽然起到了分流和引水灌溉的作用，但因江东地势较高，江水难以流入宝瓶口，李冰在离玉垒山数百米的岷江上游和江心筑分水堰，用装满卵石的大竹笼放在江心堆成狭长的小岛，叫金刚堤。其迎着岷江来水的前部，为减轻水流的冲击而作成缓坡呈鱼嘴状，故称鱼嘴。鱼嘴和金刚堤把岷江分隔成外江和内江，外江排洪，内江通过宝瓶口流入成都平原。就是说，金刚堤和鱼嘴的作用是第一次调节岷江来水。

此段岷江刚冲出山口，呈一截弯道，水流在这里形成环流。冬春季江水较少，水流经鱼嘴上游的弯道绕行，主流直冲内江，内江进水量约六成，外江进水量约四成。夏秋季水位升高，水势不再受弯道制约，主流直冲外江，内、外江水流的比例自然颠倒。这就巧妙利用了地形河道和季节水量，完美解决了川西平原冬春季农田灌溉和人民生活用水的需要，也解决了夏秋季洪水期的防涝问题。

飞沙堰位于金刚堤尾部最靠近离堆的地方，是故意留出的处于宝瓶口和金刚堤之间的一段凹槽。飞沙堰溢洪道又称“泄洪道”，具有泻洪、排沙和调节水量的显著功能。一个功用是第二次调节水量，是确保成都平原不受水灾的关键。当内江的水量超过宝瓶口流量上限，多余的水便从飞沙堰自行溢出到外江；如遇特大洪水，它还会自行溃堤，让大量江水进入岷江正流金马河。另一作用是“飞沙”，岷江从山上而来，挟带大量泥沙、石块，如果让它们随着水流自然沿内江而下，就会淤塞宝瓶口，抬高内江引水河道的河床，减少灌溉用水，甚至带来灾害。经过李冰等人的设计修建，通过飞沙堰之后，约八成沙石被成功排出，有力地保证了水利工程的永续利用。

宝瓶口起“节制闸”的作用，能自动控制内江进水量，是控制内江进水的咽喉。宝瓶口很狭窄，在丰水季节，内江水位必然很高，高出来的水全都从飞沙堰漫过去，流到外江，保证丰水季节大水不淹成都平原。它还对江水起顶托的作用，以配合飞沙堰将沙石大量排出，解决了剩余泥沙的淤积问题。

维护制度科学自然

由于宝瓶口通道狭窄而位置又不在正中，所以内江水直冲离堆，离堆对水流的顶托和飞沙堰的侧流会在离堆前面造成一种横向旋流，称之为壅水，能将水中沙石从飞沙堰卷出，避免了宝瓶口及下游河道的淤塞。洪水越大，飞沙堰排沙石力就越大，甚至可以排出直径30厘米的卵石。这就是所谓的“二八分沙”，即八成沙石都被排了出去。而据川大专家测算，沙石的自动排出率达98%，被全世界水利专家称为“不可思议的奇迹”。

当然，还是有少量上游来的沙石滞留下来。据此，李冰又总结出“深淘滩，浅包堰”的“六字诀”。这里的“滩”，指凤栖窝的一段河床。深淘滩，就是每年岁修时，河床淘沙要淘到一定深度，淘得过深，宝瓶口进水量偏大，会造成涝灾；淘得过浅，宝瓶口进水量不足，难以保证灌溉。为此，相传李冰在河床下埋石马，作为深淘标志。浅包堰，是指飞沙堰在修筑时，堰顶宜低作，便于排洪排沙，起到“引水以灌田，分洪以减灾”的作用。飞沙堰高度一般是高出江底河床2米左右。北宋时，“六字诀”改为“深淘滩，低作堰”，更易懂。

“淘滩”就是在江底淘沙石，即“岁修”，时间在每年霜降至立春，此时岷江属于枯水期，便于掏挖作业。同时，川西平原进入冬季，农作物需水量大减，通过地下水如井水及自然降水完全可以解决。

后代进行不断完善

创建期的都江堰，还没有形成完善的水利系统。西汉，文翁任蜀守，他“穿湔江口，溉灌郫繁田千七百顷”，保证了川西平原西北部的灌溉。东汉，设置都水掾，都江堰及灌区的维持与发展得到进一步保证。三国诸葛亮加强对都江堰的管理，置堰官，还派军队驻守，岁修时也一并参加。魏晋南北朝，渠首各工程之间的关系更加紧密，日趋成为一个系统工程。唐代都江堰灌区的管理组织体系和管理制度进一步完善，形成了较严格的岁修制度。两宋，分水、导流、引水和溢洪排沙综合功能的体系形成，标志着工程进入成熟期。元代，“都江堰”第一次出现在文献记载中。清乾隆时期，鱼嘴位置稳定下来，飞沙堰、百丈堤等也形成了固定的建筑型制。元代起，有人尝试用砌石来取代石笼以筑堤堰，企图以永久性的工程省去浩大的岁修，但由于岷江水流过大，砌石等刚性工程材料易被水流冲毁，因此竹笼材料仍占主导地位。不过，这为后来的技术变革提供了基础。

1935年，鱼嘴首先改用混凝土浇筑，此后，飞沙堰、鱼尾、金刚堤等设施陆续采用。同时，都江堰灌区管理开始了现代水利管理模式。1974年，钢筋水泥的外江节制闸建成，杩槎羊圈材料退出。

天府之国，在先秦时期一般指陕西关中地区。因为成功修筑都江堰，几乎根绝了川西水患，川西平原农业生产极大发展，带动百业兴旺，东晋常璩写的《华阳国志·蜀志》说：都江堰“又溉灌三郡，开稻田。于是蜀沃野千里，号为‘陆海……故记曰：水旱从人，不知饥馑，时无荒年，天下谓之‘天府也。”最迟在东汉，“天府之国”这个美好的名词，已经成了四川盆地，尤其是川西成都的专称，并直到今天。