四川省绿色发展促进会

都江堰水利工程在四川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。２２００多年来至今仍然连续使用仍发挥巨大效益不愧为文明世界的伟大杰作造福人民的伟大水利工程。都江堰渠首的三大主体工程“鱼嘴”分水堤、“飞沙堰”溢洪道、“宝瓶口”进水口三大部分构成科学地解决了江水自动分流、自动排沙、控制进水流量等问题消除了水患使川西平原成为“水旱从人”的“天府之国”。目前灌溉面积已达余县１９９８年超过一千万亩都江堰水利工程的三个子工程融为一个整体巧妙配合实现了彻底排沙、最佳水量的自动调节的作用。这个范例对于系统管理有诸多启示。

都江堰水利工程示意图

鱼嘴

宝瓶口引水工程完成后，虽然起到了分流和灌溉的作用，但因江东地势较高，江水难以流入宝瓶口，李冰父子又率领大众在离玉垒山不远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一个形如鱼嘴的狭长小岛。鱼嘴把汹涌的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。

作为第一道屏障，鱼嘴起第一级分水排沙作用，其将岷江分成内、外二江，内江为引水河道，将岷江部份水量引入地势较高的宝瓶口，外江为泄洪排沙河道。由于鱼嘴作用：洪季，内江引40%的清水，60%的水和大量泥沙进人外江；而枯季，内江引60%的水，以满足下游灌区用水。即为“鱼嘴分四六”原则。

分水原理如下图，首先介绍流量公式Q=AU，其中Q为流量，A为过水断面面积，U为断面平均流速，从公式出发做定性理解：枯水季节，水位较低，①内江河床较低，其过水面积A大于外江，②由于枯季来水少，水流动能小，主流（即流速最大处）偏于岸边（也就是图中示意的低水傍岸，高水居中），因此内江平均流速U大于外江。故内江Q大于外江Q；在洪水季节，水位较高，①外江过水断面A大于内江，②高水居中，主流偏向外江，故外江平均流速U大。故外江Q大于内江Q。

至于排沙作用，枯水季节流量小，带不动沙，本身就沙少水清，不太需要考虑排沙问题；洪水季节，由于主流在外江，又因为凹岸冲刷凸岸淤积作用（2.2介绍），处于凸岸的外江含沙量较大，故大量泥沙被主流带入外江，第一级排沙成功。

飞沙堰

为了进一步起到泄洪排沙的作用，在分水堰与离堆之间，又修建了一条长200米的溢洪道流入外江。一方面，在水量较大时，溢洪道自动泄洪，使多余的内江的水排入外江正流使内江不受洪灾。另一方面，河道利用江水直冲水底崖壁而产生的漩流冲力，将泥沙从河道侧面的飞沙堰排走，这样便不会淤塞内江和宝瓶口水道，故取名“飞沙堰”。古时飞沙堰，是用竹笼卵石堆砌的临时工程；如今已改用混凝土浇铸，以保一劳永逸的功效。

飞沙堰，顾名思义，作用就是排沙。在洪水季节，泥沙为何会从飞沙堰被甩出？平时轻松甩100斤卵石，1966年甚至甩出过2吨重的石块，简直逆天！下面介绍逆天排沙原理。首先介绍两个概念：弯道环流和凹冲凸淤。

“鱼嘴”分水堤“飞沙堰”溢洪道“宝瓶口”引水口把岷江水一分为二把多余的洪水和流沙排入外江自流灌溉渠系的总开关

宝瓶口作为最后一道关卡，其最重要的作用为“引清排浑”。机理如下：

第一，弯道水流有纵向流速，也有弯道环流，故水流在弯道中会形成螺旋流，如图6所示：在水流顺江向下，较清澈的表层流流向凹岸（宝瓶口），浑浊的底层流流向凸岸（飞沙堰），宝瓶口正对表层流流向，为“正面引水”的姿态[5]，同时在河道螺旋流的作用下，挟带泥沙的底层流从堰顶翻越到外江。

第二，由于宝瓶口为收窄断面，在收窄处会形成回流，如图6所示，在回流作用下，泥沙会被甩到飞沙堰上。

工程完工后，前人（一说为李冰，尚未确凿证据）还总结出了一套科学的维护制度，其中最精华的六个字广为人知——深淘滩，低作堰。“深淘滩”中的“滩”，指的是凤栖窝(也就是飞沙堰对面淤起的浅滩)的一段河床，每年洪水过后这里会有沙石淤积，必须岁岁勤修。

“深淘滩”就是指每年岁修时，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，宝瓶口进水量水量不足，难以保证灌溉。为此，相传李冰才在河床下埋石马，作为深淘标志。

“低作堰”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。

内容来源：

　　李可可. 都江堰——分疏治水的成功典范[J]. 中国农村水利水电, 2008(03):79-80.

　　王兴奎, 曲兆松, 张尚弘——都江堰防洪方略探讨[J]. 水力发电学报, 2005(04):31-35.

　　李可可, 黎沛虹. 都江堰——我国传统治水文化的璀璨明珠[J]. 中国水利, 2004(18):75-78.

　　孙砚方, 彭述明, 王兴奎——都江堰枢纽分流规律研究[J]. 水力发电学报, 2006(03):11-15.

胡振鹏——都江堰工程分水排沙的系统科学原理初探[J]. 南昌大学学报(工科版), 1991(02):15-21.