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都江堰工程的科技元素

來源:發布者:時間:2019-06-19

岷江是長江上游的一條大支流,發源于四川省西部,她的上游從地勢陡峻的岷山叢嶺中穿過,水流湍急,水中夾帶著大量的石子、泥沙。再加上每年春末夏初天氣轉暖,岷江上游許多大山上的積雪消融,雪水從四面八方匯集到岷江中,水量劇增,很容易引發山洪。洪水一來,沖毀農田房舍,當地人民不得不扶老攜幼逃荒謀生,逃避不及的常被洪水卷走。由于河道淤塞,洪水過后,許多地方又會鬧旱災,人們只好眼巴巴地望著田里的禾苗枯死。這樣的旱澇災害差不多年年都要發生,人民在痛苦的深淵中掙扎。

秦昭襄王五十一年(公元前256年),李冰任蜀郡太守,開始主持修筑都江堰。李冰父子和當地人民經過多年的艱苦探索和辛勤勞動,終于修成了一座能分洪減災、灌溉農田的大堰——都江堰。都江堰位于成都平原西部灌縣城西,正處在岷江由山谷進入沖積扇平原的起點上。它設計非常巧妙,堪稱我國古代水利的杰作。

都江堰工程主要由三部分組成。第一部分是分水堰。它是在岷江江心卵石沉積的天然淺灘上,將江中卵石裝進竹籠中修筑起來的。分水堰前端較尖,從遠處看像一個大魚嘴,故又叫分水魚嘴。

第二部分是寶瓶口。它是引流灌溉并控制內江流量的咽喉。岷江水流原為其東岸玉壘山的一塊大巖石擋住去路,每當山洪暴發,往往出現西邊澇東邊旱的情況。李冰在大巖石上開鑿了一個人工進水口,以便將洪流分一股到山的東邊去,這樣既可分水減災,還可引水灌田。

這個進水口因形似瓶口而得名寶瓶口。內江水通過寶瓶口后分為走馬河、柏條河、蒲陽河等支流灌溉農田。被鑿開的巖石孤立于內外江之間,就叫做“離堆”。

第三部分是飛沙堰。從分水魚嘴到“離堆”之間用竹籠裝石筑堤修成溢洪道,叫飛沙堰。飛沙堰比較低,當洪水太大時內江的水就溢出飛沙堰流到外江。這個辦法既保證了內江灌溉內有水,又不會因水太大而泛濫成災。李冰之后,歷代又在原有基礎上修建了其他一些輔助工程,使都江堰更加系統化、完善化。

在修建都江堰的過程中,李冰跋山涉水,對岷江沿岸的地形和水情作了詳細的訪問和考察,制訂施工方案,想方設法解決施工中遇到的技術難題。在開鑿玉壘山的時候,當地人民踴躍參加,可是由于巖石堅硬,大家苦干一天,所鑿面積沒有巴掌大,工具卻損壞了不少。

有些人垂頭喪氣,想打退堂鼓。這時,一位滿頭銀發的老人告訴大家,先在巖上開一些槽線,然后在巖石四周堆上干草和樹枝,點火燃燒,使巖體受熱,燒過后再用冷水澆,巖石就會自行破裂,開鑿就省勁多了。李冰知道后,立即吩咐大家照此辦理,工程的進度果然加快了。

后來,在修堤筑堰調節水流的時候,采用什么材料又成為一個難題。開始,人們把鵝卵石搬到江心,堆砌成一條堰。這樣做,雖然能起到分洪作用,但過不了幾天就被江水沖垮了。

李冰與鄉親們又改用大石塊,但大石塊在江心仍被洪流沖撞得搖搖晃晃,不能穩定下來,用大石塊也不行。

為了解決這個問題,李冰父子又約同幾位老鄉,去岷江上游察看水情。他們沿途看到山上到處長著碗口粗細的竹子,許多住房就用竹子做梁做柱,家用器具大都用篾片編成。他們又看見山溪里放著一些竹籠,里面泡著要洗的東西。溪水雖然很急,但竹籠卻沖不走,婦女們歡快地在那里洗衣服。這些現象,使李冰聯想到把竹子編成籠裝卵石來筑堰。

李冰的這一想法是很有道理的。成都平原因為是沖積地帶,地面很松軟。如果用鵝卵石直接堆砌,松散的卵石經不起水的沖擊;如果用大石塊筑堰,地面不能負荷,往往下沉或使堰體斷裂。籠裝卵石,層疊堆垛,互相連接,可以消除堤埂斷裂的缺陷,而且卵石之間有適當空隙,可使水緩慢滲出,減少洪水的直接壓力,也就減少了堤堰崩潰的危險。

李冰向大家說明了這個打算后,大家都覺得這個辦法既巧妙又合理,也易于辦到。于是大家編好一批竹籠,裝進鵝卵石進行了實驗。

實驗最終成功,加長加粗的竹籠投進急流里,非常穩當,水一點也沖不動。竹籠之法,后來在都江堰工程中普遍采用,發揮了很大作用,人們用它筑成了攔水壩、護堤岸、分水堤、分水魚嘴等。

都江堰工程設計巧妙合理,建成后一直發揮著分洪減災和引水溉田兩大作用,為成都平原帶來了繁榮和興盛,人們對此大加稱頌。《水經注·江水》引《益州記》中的話說,成都平原一帶“水旱從人,不知饑饉,沃野千里,世號陸海,謂之天府”。現代著名散文家余秋雨也說:“我以為,中國歷史上最激動人心的工程不是長城,而是都江堰……有了它,旱澇無常的四川平原成了天府之國,每當我們民族有了重大災難,天府之國總是沉著地提供庇護和濡養。因此,可以毫不夸張地說,它永久性灌溉了中華民族。”修建都江堰,為民造福的李冰父子,后來也成為人們心目中的英雄,受到后人世代祭祀和永久紀念。

(《糧油市場報》)


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