2300年前的水利工程，為何能沿用至今？都江堰的原理令人贊嘆

如果讓你迅速說出兩個著名的水利工程，除了三峽大壩以外，能夠最先想到的可能就是都江堰了。

甚至有人可能會認為都江堰與三峽大壩一樣，是在現(xiàn)代或近代修建的，可實際上都江堰修建于距今2300多年以前的東周。就是這樣一個修建于2300多年以前的水利工程，至今還在使用，我們甚至可以說四川這個“天府之國”就是都江堰一手打造的。那么古人到底為何要修建都江堰呢？在東周時期，蜀地并不像后來那般富庶，當時的成都平原經(jīng)常爆發(fā)旱災，而西部的岷江兩岸又時常發(fā)生洪水，可見彼時的蜀地是個由旱澇災害統(tǒng)治的多災多難之地。公元前316年，秦國滅掉了蜀國，后來又成立了蜀郡，這成為了蜀地由多災之地變?yōu)楦皇l(xiāng)的開端。

秦國自商鞅變法之后，日益強大，早有吞并六國之心，滅蜀之后便有意將蜀地變?yōu)榇笄睾蠓降募Z倉。

可是蜀地多災，怎么能成為糧倉呢？為了徹底改變蜀地的情況，秦國最終決定將岷江引入成都平原地帶，這樣既可以通過分流來改變岷江豐水期的洪水問題，又可以消除成都附近的旱災，可謂一舉兩得。想法雖好，但要具體實施起來可就難了，首先，岷江與成都之間有一座玉壘山，要想引岷江入成都，就必須要在玉壘山上開一個口子，而以當時的施工能力，這是一個二三十年才能完成的巨型工程。

再有，即便在玉壘山上成功開口，開渠引水之后如何分水、如何在枯水期和豐水期時進行水量的調(diào)節(jié)，如何進行掏灘排沙？

這些都是非常棘手的問題，即便是放在現(xiàn)代，也具有相當大的設計難度。那么都江堰到底是怎么解決這一問題的呢？必須說，都江堰所蘊含的原理，足以令當今的物理學家們?yōu)橹潎@。負責修建都江堰的人是蜀郡的太守李冰以及他的兒子，你很難想象，一個生活在2300年以前的人，竟然能夠想到通過熱脹冷縮的方法來開山，李冰父子先命人用火來燒山石，然后再潑上冷水，一熱一冷，山石變得很脆，極易開鑿，于是一個二三十年的工程，八年就完成了。

相比開山挖渠而言，如何分水、控水、排沙，這些才是真正的難題。

通過都江堰結構示意圖可以看出，李冰父子選擇修建都江堰的位置正好位于岷江的一個轉(zhuǎn)彎處，他們在江水轉(zhuǎn)彎的位置修建了一個用于分流的島形工事，這個分流島的前端位置就被稱之為“魚嘴”。魚嘴左側(cè)被稱為外江、右側(cè)被稱為內(nèi)江，而內(nèi)江部分的水最終會通過下面的寶瓶口流往成都，這里面是存在機巧的。李冰在設計的時候，將內(nèi)江設計得比外江深，而水面部分，外江又比內(nèi)江寬，這種設計使得成都地區(qū)枯水期不會缺水，而豐水期又不會被淹，為什么呢？

枯水期時，岷江的水位較低，但由于內(nèi)江本身比外江深，所以內(nèi)江分得的水要比外江多，這就保證了成都地區(qū)的用水。

等到了豐水期，水位上漲，由于水面的部分，外江要明顯比內(nèi)江寬，所以此時外江分得的水又比內(nèi)江多了，這就使流向成都的水得到了控制，不至于發(fā)生洪水。如果某一年水量特別多怎么辦？沒關系，看到下方的飛沙堰了嗎？那是一個非常低矮的堰，只要水位超過了這個飛沙堰，多出的水就會從這里流回外江，所以水淹成都的事情永遠都不會發(fā)生。這種巧妙的設計使得分水和控水都得到了解決，接下來就是排沙了。江水在流動的時候會裹挾大量泥沙，時間一長必然會阻塞河道，怎么解決？

李冰雖然不懂什么是物理學，但他的設計卻處處應用到了物理。

泥沙在江水中并不是均勻分布的，特別是在江水轉(zhuǎn)彎的時候。泥沙本身較重，所以轉(zhuǎn)彎時會走彎道內(nèi)側(cè)，而沒有泥沙的清水則會甩到彎道外側(cè)，這就是李冰為什么要選擇在江水轉(zhuǎn)彎處修建都江堰的原因，攜帶泥沙的江水走彎道內(nèi)側(cè)，會大部分進入外江，而清水走彎道外側(cè)，所以會進入內(nèi)江流向成都。少量進入內(nèi)江的泥沙同樣也會走內(nèi)江的外道內(nèi)側(cè)，所以最終還是會通過飛沙堰回到外江。由于泥沙最終基本都去外江了，所以每年的掏灘工作變得十分輕松，都江堰也得以持續(xù)運行。一個如此成功的無壩引水工程，竟然修建于2300年以前，完全可以稱之為奇跡。