都江堰水利工程位于四川省成都市都江堰市城西,是全世界至今为止,年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程。

 

      都江堰于秦昭王末年(约公元前256年~前251年)始建,后经历代整修沿用至今。

 

      都江堰水利工程是一个系统工程,三大主体工程组成了都江堰的枢纽部分,三位一体、首尾相连、前后呼应、道法自然。除了枢纽部分之外,遍布灌区的渠系,实现都江堰的灌溉与滋润。它包括内江总干渠、江安河、杨柳河、牧马山灌渠、走马河、徐堰河、清水河、沱江河、府河、东风渠总干渠、毗河、柏条河、蒲阳河、青白江、人民渠、黑石河、沙沟河、三合堰、西河、通济堰等20条渠系,37条干渠、总长达3550km的分干渠60条;还有灌溉面积在万亩以上的支渠272条,总长达3627km,灌溉面积在千亩至万亩的斗渠2848条,总长达11847km,灌溉面积在千亩以下的农渠34868条,总长23172km,灌区面积达23000多平方千米。

 

      秦昭王后期,蜀郡守李冰总结了前人治水的经验,组织岷江两岸人民,修建都江堰。都江堰水利工程充分利用当地西北高、东南低的地理条件,根据江河出山口处特殊的地形、水脉、水势,乘势利导,无坝引水,自流灌溉,使堤防、分水、泄洪、排沙、控流相互依存,互为体系,保证了防洪、灌溉、水运和社会用水综合效益的充分发挥。

 

      都江堰水利工程变害为利,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”。都江堰建成初期,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”。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,使成都从秦朝时起便成为蜀地交通的中心。不仅如此,今天全世界水利工程都为之困扰的泥沙排放问题,早已在2000多年前的都江堰水利工程中得到了最为精妙的处理,沙石的排除率最高竟可达98%。随着科学技术的发展和灌区范围的扩大,从1936年开始,都江堰担负着四川盆地中西部地区7市(地)36县(市、区)1003万余亩农田的灌溉、成都市五十多家重点企业和城市生活供水,以及防洪、发电、排水、水产、养殖、林果、旅游、环保等多项目标综合服务,是四川省国民经济发展不可替代的水利基础设施。

 

 

1.工程背景

 

      在这样一个伟大工程建立之前,号称“天府之国”的成都平原曾是一个水旱灾害十分严重的地方。李白在《蜀道难》这篇著名的诗歌中“蚕丛及鱼凫,开国何茫然”的感叹和惨状,就是那个时代的真实写照。这种状况是由岷江和成都平原恶劣的自然条件造成的。

 

      岷江是长江上游水量最大的一条支流,流经的四川盆地西部是中国多雨地区。发源于四川与甘肃交界的岷山南麓,分为东源和西源,东源出自弓杠岭,西源出自郎架岭。都江堰以上为岷江上游,以漂木、水力发电为主;都江堰市至乐山段为中游,流经成都平原地区,与沱江水系及众多人工河网一起组成都江堰灌区;乐山以下为下游,以航运为主。岷江有大小支流90余条,上游有黑水河、杂谷脑河;中游有都江堰灌区的黑石河、玛河、江安河、超河、柏条河、蒲阳河等;下游有青衣江、大渡河、马边河、越溪河等。主要水源来自山势险峻的右岸,大的支流都是由右岸山间岭隙溢出,雨量主要集中在雨季,所以岷江之水涨落迅猛,水势湍急。岷江出岷山山脉,从成都平原西侧向南流去,相对整个成都平原是地道的地上悬江,而且悬得十分厉害。成都平原的整个地势从岷江出山口玉垒山,向东南倾斜,坡度很大,都江堰距成都50km,而落差竟达273m。在古代,每当岷江洪水泛滥,成都平原就是一片汪洋;一遇旱灾,又是赤地千里,颗粒无收。岷江水患长期祸及西川,鲸吞良田,侵扰民生,成为古蜀国生存发展的一大障碍。

 

      此外,都江堰的创建又有其特定的历史根源。战国时期,刀兵峰起,战乱纷呈,饱受战乱之苦的人民,渴望中国尽快统一。恰巧,经过商鞅变法改革的秦国一时名君贤相辈出,国势日盛。他们正确认识到巴蜀在统一中国中特殊的战略地位,“得蜀则得楚,楚亡,则天下并矣”(秦相司马错语)。在这一历史大背景下,战国末期秦昭王委任知天文、识地理、隐居岷峨的李冰为蜀国郡守。但是,当时的蜀地水旱灾害十分严重,李冰就任后,经过一番仔细的勘察发现,要想治理好水旱灾害,首先得根治岷江的水患。但是刚刚上任郡守的李冰根本没有能力完成这样浩大的基建工程,遂决定上奏秦王。当时,秦昭王在为备战而没足够的粮草忧虑心烦,此时要完成这样一个大工程无疑是火上浇油。所以他如此向秦昭王提议,只要能把蜀地的水患治好,就可以保证,以后您打仗有用不完的粮草。秦昭王听后大喜,决定全力支持李冰的治水工作。

 

      最后,当都江堰修建成功后,李冰也开始顺利展开治理水旱灾害的问题,大力种植灌溉粮食,最终李冰完成了对秦昭王的承诺,让秦国有用不完的粮草,这为以后的秦国统一六国提供了最为坚强的后盾。在古代作战中,素有“兵马未 动,粮草先行”的说法,为秦国统一中国创造雄厚的物质基础。

 

      但是,都江堰能够历经2000多年的沧桑巨变依然发挥重要作用离不开历代的整修和有效管理。汉灵帝时设置“都水掾”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。

 

2.工程价值

 

      清同治年间(公元1862~1874年),德国地理学家李希霍芬(Richthofen,  1833~1905年)来都江堰考察,以行家的眼光,盛赞都江堰灌溉方法之完美世界各地的水利工程都无与伦比。都江堰水利工程的创建是中国古代人民的智慧的结晶,其意义早已远超水利工程本身范畴。

 

     1)科技与创新的智慧

 

      都江堰主要通过选址和修筑鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶口三处主要设施及精妙布局与总体目标上的异曲同工作用,充分利用自然地形,因势利导地完美解决了一个大型水利工程中面临的局部与整体、近期与长远、疏导与堵截、运行与维护、安全与可靠、投入与收效等一系列系统总体的技术关键和决策难题。全面且创造性地在两千多年前生产力水平极为低下、现代科技远未萌芽的情况下,就能成功创建具有系统总体最优化和极强可靠性的大型无坝水利工程,其智慧之高,古今中外,绝无仅有。

 

      20世纪70年代,成都科学技术大学(现四川大学)水利系,与水利部门合作,建立了一套1:60的都江堰现代水力学定床实验模型,对都江堰水力学流态和水、沙、洪等运行状况进行了精确测定。准确验证了都江堰实现“水旱从人”境界的科学性,并且完全符合现代水力学的运行原理和规律,而现代水力学成为水利科学中一门独立分支学科的历史,至今不到三百年,可见都江堰水利工程的科学水平之高,实属罕见。

 

     2)对经济、社会、文化的重大贡献

 

      都江堰建成后使蜀地发生了翻天覆地的变化,为成都平原经济、社会、文化的发展奠定了坚实的基础,为秦朝建成我国第一个统一的封建制度国家以及推动中华文明的发展均作出了巨大贡献。成都平原也随之成为全国的鱼米之乡,通过都江堰这条水道,使当地的岷山大竹、木材、中药材、蜀锦等各种特产和重要物资得以与各地交流,使成都很快成为四川甚至我国西南地区经济、文化、交通等的中心枢纽,长江上游农业文明的发祥地,全国工商业和交通极为发达的大城市。据载,汉朝时期成都人口仅次于京都长安,唐朝时期向京都供应大米。成都的蜀锦在三国蜀汉时期就开始驰名中外,不仅城内城外家家有人织锦,还在城西专门设立锦官以利官营织锦业的发展,其所在地称为锦里,附近洗锦的河道则称为锦江。明末清初时,由于长期的战乱、破坏,成都人口减员近90%,只剩下几万人,清政府采取果断措施,强力推动全国17个省市向成都地区大量移民,这些移民在都江堰的滋润下,才逐渐使成都恢复元气,也迎来了成都在文化上再一次海纳百川的大交流、大融合。抗日战争时期,四川作为抗战的大后方,不仅接纳各方人士,为全国提供20%以上的兵员,还向非沦陷区提供了大量的粮食援助,都江堰在此期间发挥了重要的作用。

 

 

     3)生态价值

 

      都江堰建成以后,从根本上改变了蜀地的风貌,把原来水旱灾害严重的地区,变成“沃野千里”的天府之国,农业经济发展迅速。在历史学家眼中,正是因为都江堰催生的天府之国,支持秦国开创统一大业。

 

      21世纪以来,都江堰不断续写新的辉煌。通过建设水源工程紫坪铺水利枢纽,实施灌区续建配套与节水改造,人民渠、东风渠两大“高速水道”基本形成,北、中、南三大扩灌区陆续建成,高标准的骨干工程水网初具规模。2019年12月1日,《求是》杂志发表了习近平总书记重要文章《推动我国生态文明建设迈上新台阶》,充分肯定了都江堰作为大型生态水利工程所起到的巨大作用。近年来,都江堰每年平均向灌区提供了50亿m³的农业水和17.7亿m³的生态用水,通过都江堰的供水和灌溉系统,灌区在涵养水源、净化水质、巩固堤岸、防止土壤侵蚀、削减洪峰方面作用明显。都江堰灌区通过水资源高效利用、水环境保护与治理、生态系统恢复与重构、水景观与水文化建设、灌区生态环境建设及监测管理等多方面的生态调控措施,逐渐形成了农、林、牧、草、渔等协调发展的都江堰灌区复合型生态系统。

 

3.工程启示

 

      都江堰作为我国乃至世界无坝引水工程的典范,不仅养育了成都平原,造就了“天府之国”的美誉,其中还蕴含了经久不衰的科学理论和人文思想。在水利工程与人类环境及生态理念关系日益突出的今天,都江堰更应该引起人们对水利工程甚至人类发展模式的反思。

 

      1)因势利导,实现自然与社会和谐发展

 

     “因势利导,因地制宜”是都江堰建造设计的核心理念,也是其发展历程的高度凝练,其价值内涵是在自然的禀赋能力之内谈发展,把水资源作为最大的刚性约束,从而做到以水定城、以水定地、以水定人、以水定产。

 

      都江堰地势高于下游成都平原和川中丘陵,李冰充分利用山形地势优势设置渠首,使处于入口的都江堰在以较高地势控制整个成都平原灌溉用水的同时,又能扼制住水力坡降较大的岷江来流直泻下游灌区,从而达到防洪、分水、排沙、引水的目的。另外,“兴利除弊”的治水导向则体现了民生对经济社会发展的“指南针”作用,堰务昌盛与人民幸福相互牵动、互为基础,这是都江堰历经2275年仍然发挥效益的动因。都江堰在建设之初就以服务民生为理念,其修建保障了成都平原的灌溉用水,降低了四川的防洪风险,发展了岷江的航运交通,极大改善了人民生活。新中国成立后经过全方位的修缮和改造,都江堰成为全国第一个实灌面积突破66.7万hm²(1000万亩)的特大型灌区,同时还拓展了生活、工业、生态等多目标供水服务功能,并逐步提升了自身的世界遗产、公共景区、旅游基地等文化价值。都江堰以“因势利导”为原则,把顺应自然、改造自然和利用自然巧妙地融为一体,保护了“绿水青山”,也开凿了满足社会发展的“金山银山”,达到了人与自然、人与人之间的和谐,这对今天的中国在水资源开发、利用、保护方面仍具有重大的指导意义。

 

      2)系统思维,形成技术原始创新

 

      时至今日,都江堰仍然保持了作为水利工程的基本属性,维系了灌区数千万群众生存发展。李冰组织修建都江堰是对“功成不必在我,功成必定有我”的成功诠释,这受益于其原理的创新、设计方案的精巧、岁修制度的完整。都江堰渠首三大件——鱼嘴分流工程、飞沙堰工程及宝瓶口引水工程分别承担调节水流、泄洪排沙及控制流量的功能,然而在实际应用中,三者的功能在时间和空间上是相互关联、统一协调的。实际上,以分水功能为主的鱼嘴工程也处于局部蜿蜒河道里,其通过弯道环流作用实现了第一层次的排沙。相似地,飞沙堰与宝瓶口的衔接在进一步排沙的同时,也起到了分流作用。都江堰渠首工程展现了阶梯联动式的调水调沙思想,将上游流速大、含沙多的岷江水流转变为流量平稳、沙量较小的灌溉用水进入成都平原,由此实现了防洪、灌溉、航运等综合效益。

 

      都江堰的可持续发展不仅在于设计之初系统的顶层设计,还在于其后久久为功的长效管理。秦朝完成了都江堰的建设开发,其后历代逐步扩大灌区,并以“岁修”为主要方式进行维护。自宋朝制定“旱则引灌,涝则疏导”等管理制度与维修方法后,都江堰的工程管理趋于规范化、系统化。新中国成立以来,通过对都江堰的闸坝、输水河渠及水库管理的完善,进一步调整了都江堰的空间布局,使之充分适应经济社会发展格局、生态保护任务、城镇需水结构和资源环境承载能力。以系统论设计蓝图,不毕其功于一役,使都江堰具备了历史跨度长、发挥效益久的重要特点。

 

      3)与时俱进,创新引领发展

 

      都江堰的创新之处分为三个层次:“因势利导,因地制宜”的理念创新,“ 四六分流、取清排浑”的理论创新,以及渠首“三大件”、岁修“三字经”等技术创新,这三个层次的创新都以原始创新模式为主,体现了中国古代水利工程蓬勃的创造力。都江堰建造的时代缺乏科学基础且盛行迷信盲从,李冰却力排万难,经过实地考察与严谨思考,以发展与保护辩证统一的新理念指导主流摆动、弯道环流、泥沙冲淤等新理论,采用构槎截流、竹笼挡水和淘滩岁修等新技术修造了前无古人的都江堰。不仅如此,汉晋以来,都江堰岁修都沿用竹笼卵石筑堰,该法虽“不与水敌”、工简费省但不耐久,因此元代李秉彝和吉普当则提出了将建筑材料更新为铸铁和条石的技术改革,我国的堰工技术、铸铁技术正是在这样的不断创新中逐渐发展起来。清朝雍正年间,巡抚宪德则改革了岁修经费的征收办法和劳力摊派办法,将“计块出夫”“按粮派夫”等办法改为按照田亩大小、得水先后及用水多少摊收,并设专门的水利同知以统管都江堰灌区水系的维修管理工作,这是都江堰制度管理的一大创举。在漫长的历史进程中,都江堰始终在社会需求的推动下更新理念、创新技术、革新制度,以此保持与时俱进。

 

 

中国古代超级工程-都江堰