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地球知识局
NO.2318-四川都江堰
作者：斯文的樊学长
校稿：朝乾 / 编辑：金枪鱼
秦昭王时期，李冰成为蜀郡太守，开始着手治理当地水患问题。
岷江是蜀郡最大河流，它的冲积扇成就了古代的成都平原，同时也带来较为严重的旱涝灾害，所以成为治理工作的重点。
整个四川为数不多的平原，就拜岷江所赐 ▼
在古蜀人工程的基础上，经过数年的建设，岷江出山口出现了都江堰水利工程，成为李冰一系列治水工程中最重要的部分，也使他名留青史为后人铭记。
都江堰修筑后成都平原的灌溉水源得到保证，对水灾的防控能力也随之提升，天府之国自此奠基。
水旱从人，不知饥馑，时无荒年，天下谓之天府也
（图：图虫创意）▼
岷江的东支发源于岷山山系弓杠岭南麓隆板沟，
冲出西部山地后进入地势相对低平的成都平原，河道变宽流速放缓。河水中裹挟的泥沙沉降形成冲积扇，为成都平原提供了肥沃的土地。
以水景著称的九寨沟也在弓杠岭的一侧
（图：图虫创意）▼
岷江对于成都平原地形的塑造能力源于它的水文条件——
岷江东支流域内，在春夏季节既受到东南季风的影响，接受来自东海南海的水汽，也会受到南亚西南季风的影响，接收来自孟加拉湾的水汽。
岷山从发源地到成都平原之间要经过341公里的群山峡谷，水汽在群山中自汶川至紫坪铺的区域里易形成暴雨，降雨与春夏季融化的高山雪水一起，形成了具有138条支流的岷江水系。这些支流汇聚形成的岷江水量丰富，到都江堰处，年流量可达150.8亿m³，平均径流量478m³/s。
四川境内有众多长江支流
岷江水系并不是最大的一个
但养育了成都平原，却是最重要的一个▼
岷江出都江堰（图：共生地球）▼
但岷江的年流量并不稳定，受季风强弱的影响特别是岷江东支流域会受到两种季风的综合影响，降水量浮动很大。而岷江东支发源的川西地区，属于川西高原气候区，冬季长达7-8个月，直到5月高山冰雪才开始融化，这与季风带来的降雨的时间重叠，造成汛期水位迅速上涨，整个汛期的径流量甚至可达全年的80%。
降雨集中不仅带来了大径流量的汛期
也是四川地区山体滑坡与塌方常见的原因之一
（图：图虫创意）▼
这对成都来说可不是一个好消息。毕竟都江堰距离成都仅仅50千米，而岷江在这段落差却高达273米，堪称一条悬河，其高度差甚至比黄河开封段著名的地上河更大。
在没有水利设施的状态下，一旦洪水爆发漫过河岸，成都平原就是天然的泄洪区。
对生活在成都平原和岷江下游的人而言
洪涝灾害三五年就可能爆发一次，已经见多不怪
（图：图虫创意）▼
季风区不稳定的降水量除了容易引起洪涝灾害，也容易造成另一个极端——旱灾。
旱灾发生时没有灌溉水源的农田就会遭遇减产甚至绝收，灌溉水源就成为了保障粮食安全的保险。
岷江不同年的流量涨落极大，可能在两年之间出现数倍的差距，当水量下降到一定程度，部分河道也会面临干涸的情况，仅仅依靠开挖引水渠的方式也难以解决农业用水问题。
今年四川大旱，都江堰上游的紫坪铺水库
水位降到很低，露出浅滩
（图：图虫创意）▼
成都平原土壤肥沃、地势平坦，配合雨热同期的季风气候是理想的农业用地，古人并不会因为存在水旱灾害的可能性放弃这片宝地。随着文明的发展，一代代蜀人开始治理都江堰，古蜀国留下了巴人鳖灵成功治水而望帝禅位的传说。
建设都江堰公元前316年，作为秦灭六国前扩充实力的准备工作，秦军南下吞并蜀国。成都平原作为巴蜀开发程度最高的鱼米之乡，经营好它是为秦国提供粮草兵源的基础，治理时常受到水旱灾害影响的岷江就成为了重点工作。
秦南下巴蜀，是打破战略僵局，争取对楚优势的关键一步，也是走向统一全国的关键一步▼
约公元前256年，时任秦国蜀郡太守的李冰开始主持对都江堰的改造，利用地形和流向的特点，修建了鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口等不同工程。这些工程组合在一起起到了分流、引水灌溉、泄洪、排沙的作用。
都江堰工程平面示意图
（底图：共生地球） ▼
都江堰适合务农的平坦地带集中在岷江东岸，岷江流向本为西北—东南向，但被玉垒山阻挡，在此处转向沿西岸山谷向南流，很难直接引水灌溉东部的小平原。李冰决定挖开阻挡江水与平原的前山，因为制造了一个如同瓶口的河道，被命名为宝瓶口，一部分水流得以沿宝瓶口进入东部平原作为灌溉水源。
除了岷江干流外，由宝瓶口分流出去的众多分渠
将岷江水资源更好地利用了起来
（底图：共生地球）▼
但是，依靠凿山形成的河道相对浅，新河道地势较高，无法有效控制近水量，出现旱灾岷江水位下降这条河道就很难起到作用，而一旦出现洪灾，农田就变成了泄洪区。
为了解决引流问题，岷江主河道上又修建了一个堰起分水作用。其前端流线型的形态有利于分流岷江水，因酷似鱼嘴因此得名，主体部名为金刚堤，高出水面，起到将岷江分为内外江两个部分的作用。其西侧为外江，主要作用为排洪疏沙，东侧为内江，在金刚堤的引导下向宝瓶口输水。
李冰父子利用江心沙洲，用竹笼装满石头筑坝
在江面宽阔处形成一个人工岛，把江水分开
（图：图虫创意）▼
岷江在都江堰处的河道西部为凸岸（沉积岸），河道较为平缓，东部坡度较大位于凹岸（侵蚀岸），河道较窄而深。这又影响了不同水量情况的主流线：丰水期底面积较大的外江分担水量显著增加，成为主流，起到泄洪作用；而枯水期时河道相对深、淤积情况较轻的内江成为主流，保证灌溉。
这才形成所谓“分四六，平潦旱”的效果。
为了提高泄洪能力、进一步排沙、输水，李冰还在内外江交汇处修筑了飞沙堰。枯水期它能够起到类似堤坝的作用，阻挡内江水流入外江，搭配金刚堤将内江水引入宝瓶口为农田提供珍贵的灌溉水源。而汛期时，因飞沙堰较为低矮，内江水可以漫过它流入外江主河道，减轻宝瓶口泄洪压力。
在枯水期、由于水往低处流的特性
河道更低的宝瓶口后的渠能分得更多水
（图：图虫创意）▼
此外，都江堰河段地处一处天然弯道，弯道的环流作用使得表层水流向内江，内江河道深流速大容易形成涡旋冲刷河道，之后携带泥沙从底层汇入外江，最终形成内江水清澈用于灌溉，外江排沙的效果。
当这一套工程起到综合作用时，就成就了包含整个成都平原与周边丘陵的都江堰灌溉区。该区凭借肥沃的土地，充足的光照，形成了一年两到三熟的粮油产区，成为成都平原蜕变为天府之国的地理基础。
这一超级水利工程浑然天成
是前人留给后世的无上至宝
（图：图虫创意）▼
都江堰成就了天府之国，但是一条流量巨大、汛期明显的河流并不会仅仅因为一个单一的水利工程就变得水旱随人。
都江堰工程也具有历史局限性。因其主要建筑材料为装卵石的竹笼，并不耐久，需要时常维护。但是兴亡更替难以避免，而成都平原在历史上又尤其命运多舛，经历过多次崩溃、屠戮、移民、重建的浪潮，维护情况时好时坏。
正在对堤坝进行加固的工人（上，图源：壹图网）
与装石头用的竹笼（下，图源：图虫创意）▼
即使经过修缮，面对特大洪水都江堰依旧会遭受毁损，灌溉区还是会受到洪水影响，轻则冲垮田地，重则屋毁人亡。国民时期定例每年都要修缮一次，不时还会进行大修，但是依旧在1933年地震、1936、1943、1949年洪水中被冲毁数百米，严重的年份出现农田毁坏数万亩，灾民数十万的惨状。
洪水线还提醒着上一次洪灾尚且不远
（图：图虫创意）▼
这与岷江洪水的特点息息相关。前面提到，由于岷江上游同时受东南与西南季风影响，降水集中且不稳定，而都江堰作为从群山向平原过渡的关键点，自然会成为来势凶猛的洪水泄洪区域，当流量超过500m³/s就会引发涝灾，外江流量超过870m³/s就会冲毁设施。
而1937年到1979年之间，每年的洪峰流量都在1700m³/s以上，峰值1964年则高达6400m³/s，那一年有一百余座桥，五百余座水利设施、两千七百余间房屋被冲毁。
当堰体被冲毁，宝瓶口就无法有效收集灌溉水源，洪灾后抗旱能力也会大大降低，以至于水渠无水。1890-1990的一百年中都江堰灌溉区发生了7次这类旱灾，以及14次因久不降雨导致的旱灾。
所以都江堰的出现造就了成都灌溉区，利在千秋，但是面对洪水只能起到减少洪水危害的作用，只能作为一道防线。当大洪水高度毁坏堰体之后，都江堰阻拦洪水的作用会大大降低。相对于防洪，更大的作用在于灌溉，这也贴近它在修建之初服务于秦帝国外扩目的的真实意义。
一代君主先是有了江山、而后便要追求“社”和“稷”
（图：图虫创意）▼
近期，关于都江堰洪灾的悲惨消息从数量到受灾程度都有所降低，这很大程度要归功于岷江上游，像紫坪铺水利枢纽这样的当代工程。这些工程利用当代的技术分担了都江堰的防洪压力，让成都平原更加接近于水旱随人的理想状态。
河流治理是一个系统工程，无法依靠一个点的经营一劳永逸。回顾两千年前古人留下的治水杰作，我们足可以看清自身的渺小，却又对古人改造生存环境和利用自然的智慧怀有敬意。
在人与自然密不可分的前提下
如何与自然和谐相处，是人类的必修课
（图：图虫创意）▼
参考文献：
王芳芳 吴时强 都江堰工程思考及其启示
任平 浅谈都江堰渠首工程的防洪
李映发 岷江与都江堰对成都平原生存环境的影响——从历史考察的角度
*本文内容为作者提供，不代表地球知识局立场
封面图片：共生地球
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