都江堰水利工程讲解（这篇文章至少值150）
都江堰水利工程讲解（这篇文章至少值150）枯水期需要引水灌溉的时候，内江进水不能太少，不然成都平原的用水量不足。要让一条人工河来达到既能泄洪，又要灌溉的目的的话，就必须控制好这条人工河的进水量。岷江流域及都江堰位置都江堰水利工程是利用在岷江出山口处，用人工开挖出的一条通往成都的“内江”河道来起到泄洪的作用。它用分流岷江水的方式来防止由于岷江水量过多而造成决堤后洪水冲击成都平原的隐患，并且还能利用这条内江河道同时发挥另一个作用——引水灌溉成都平原。三大主体工程分布
世界上，能够同时兼具建造年代最远、发挥作用最大、并且历经千年岁月的洗涤，至今仍能完好地发挥其作用的工程，当然就唯有都江堰水利工程这一座了。
都江堰
都江堰水利工程修建于公元前256年的战国时期，秦始皇曾祖父秦昭襄王时代。由时任蜀郡郡守的李冰率众修建。
工程选址在成都平原西北部，岷江出高山、入平原之处，就是现今的都江堰市境内。
岷江流域及都江堰位置
水利工程的作用都江堰水利工程是利用在岷江出山口处，用人工开挖出的一条通往成都的“内江”河道来起到泄洪的作用。它用分流岷江水的方式来防止由于岷江水量过多而造成决堤后洪水冲击成都平原的隐患，并且还能利用这条内江河道同时发挥另一个作用——引水灌溉成都平原。
三大主体工程分布
要让一条人工河来达到既能泄洪，又要灌溉的目的的话，就必须控制好这条人工河的进水量。
枯水期需要引水灌溉的时候，内江进水不能太少，不然成都平原的用水量不足。
汛期需要帮助岷江泄洪的时候，内江进水不能过多，不然成都平原依然容易被淹。但同时也不能太少，因为岷江要是泄洪量不足的话，仍然会存在决堤的隐患。
那么水利工程是靠什么来控制好内江在岷江不同水量情况下的进水多少呢？
各主体工程的作用为了平衡好岷江水流进内江的一个范围值，李冰在内江的渠首也就是源头处，建造了三大主体工程用作控制岷江流进内江的水量。
三大主体工程由“鱼嘴”、“飞沙堰”、“宝瓶口”组成，各自发挥作用的同时，又相辅相成。严格控制着岷江流进内江的水量和沙石含量。
1. 鱼嘴
全称为“鱼嘴分水堤”，它位于整个水利工程的最前端（北），称为“第一大主体工程”。处在岷江河道的中央位置，古时候用“竹笼”堆砌而成，1974年改用水泥浇筑。
鱼嘴分水堤
作用是起到分江分流的目的。它将岷江分为了鱼嘴以西的外江（岷江主干道）和以东的内江（人工河）。再辅以连接着鱼嘴身后一座月牙形的人工小岛“金刚堤”，从而实现了彻底将岷江一分为二（内江和外江）。
在鱼嘴处的东西两边，内、外两江凭借河道的宽窄不同，高低落差来达到不同的分水方式。
内、外两江相比较的话，外江比内江河道宽，河床也比内江的高。外江宽又高，内江窄且深。
岷江分流原理
所以，在枯水期，岷江原本水少的情况下，水位线也低，当流到鱼嘴处的时候，水往低处流的特性，岷江里面更多的江水（约占60%）流进河床较低的内江河道，少量的江水（约占40%）顺外江流走。枯水期，更多的水流进内江就能保证下游成都平原的用水量。
而到汛期的时候，岷江水量大，水位线高。流经鱼嘴处时，由于外江比内江河道更宽阔，所以在水位线高的时候，外江引水更多（约占60%），内江引水少（约占40%）。这就实现了在汛期，内江既可以帮助岷江分流泄洪的同时还能保证自身不会因为引水太多而给成都平原造成水患，内江自身也是需要泄洪的，俗话说：“救人也得先保证自身的安全嘛”。
不过在汛期时，虽然只有40%左右的岷江水流进内江，但这40%的水量也比在枯水时期的60%多许多。
为了不让内江引水过多而给成都平原造成隐患，所以当江水被引进内江以后，如果过多超量的话，还需要再给内江减量瘦身。怎么减，靠什么？
2. 飞沙堰
第二大主体工程——飞沙堰，全称“飞沙堰溢洪道”，注意这个“溢”字！水满自溢的意思。“溢洪”和“泄洪”是有区别的。虽然都是为了排洪水，但是作用方式不同。
在河道上直接挖出一个口子，或者直接挖一条河来引水流出主干道的这种方式叫泄洪，只管出，不管入，简单粗暴。
而溢洪的话，则需要在挖出的口子或者河道入口处的河床底部筑起一道坎，这道坎就叫“堰”。堰的作用就是起到控制排水量的目的。水位线低于这道堰顶高度的话，水不会流出，依然顺着原河道流动。当水位线高出了堰顶高度的时候，高出的水从堰顶溢出排走，所以这叫“溢洪”，既保出，又保入。
飞沙堰原理图
飞沙堰就是这样的堰，就是起到这样保出、保入的作用。
位置设置在鱼嘴下游一公里处，金刚堤的最末端。
飞沙堰的这条溢洪道连接内、外两江，河道全长300米。并在连接内江这一侧的河道口上设置了这道“堰”。堰长200米左右，宽3米左右，高度至关重要，它的堰顶距离内江河床的垂直高度为2.15米。
也就是说，内江河道靠近飞沙堰的这一段，河床高度就只有2.15米。
当水位线高于河床2.15米的话，高出的水溢过飞沙堰，再次流回外江河道，起到为内江二次泄洪的作用。
要是低于2.15米的水位线，水不会溢走，全部沿内江河道流下去，以保证下游成都平原足够的用水量。
都江堰泄洪
飞沙堰最初同样是用“竹笼”堆砌，1974年改用水泥浇筑。
用竹笼堆砌时，还一个好处，当内江水量确实过大，仅凭溢洪效果无法解决内江高水量问题的时候，大水会冲毁这段用竹笼堆起来并不结实的飞沙堰。决堤后的飞沙堰，就等同于这条溢洪道河床降低，排水量增加，泄洪力度更给力。
现在的飞沙堰为水泥结构，不具有决堤泄洪的作用了，不过没关系，上世纪80年代，在飞沙堰往下150米左右靠近第三大主体工程——宝瓶口的位置，当代水利专家又挖建了一条长度接近一公里，宽40米左右，用作辅助飞沙堰处排水的河道——“人字堤溢洪道”。它也同样连接着内、外两江。作用原理同飞沙堰一样。
人字堤河床高度与旁边的宝瓶口能够容纳的最高水位线持平。意思就是说，内江水位线超过了宝瓶口能容纳的最高水位线以后，高出的水就会淹上人字堤泄洪道被排走。这也算起到第三次泄洪的作用。
人字堤泄洪
接下来就是内江水在进入成都平原前所需经过的最后一道关卡了，第三大主体工程——宝瓶口。
3. 宝瓶口
全称“宝瓶引水口”。因形状像观音菩萨的宝瓶躺在内江河床上用瓶口吸水一样而得名宝瓶口。
宝瓶口是当年李冰动用了大量的民工，用火烧水浇（热胀冷缩的原理）的方式将玉垒山的末端凿山而出的工程。长80米左右，高40米左右，宽度是，最宽处（“瓶身”）26米，最窄处（“瓶口”）9米。
其作用就是起到“节制闸”的作用。瓶口与内江河道相比，异常狭窄。所以宝瓶口的进水量是已经被节制了的，由于其入口的狭窄，所以进水有限，多的水进不去，只能在宝瓶口的前端堆积，堆积的水位线超过了飞沙堰或者人字堤的高度以后直接回流岷江排走。
狭窄的宝瓶口
但随着下游灌区的不断增加，用水量也在不断增加，那该如何加大宝瓶口的进水量呢？
宝瓶口的宽度不能动，最好的办法就是增加瓶口处的深度，随着用水量的增加而不断往深了挖。挖得越深，水位线越高，引水量越大。到目前，宝瓶口的水深已经达到了13米左右。瓶口的河床底部就像一道“坑”，呈碗底形。
作为大成都地区“门户”的宝瓶口，绝对不容有失，要是冲毁了，便再也没有什么能够阻挡不受控制的内江水流入成都，到时，成都将成为一片汪洋。
更不能让狭窄且低洼的宝瓶口堵了，不然成都地区不仅没水用，还有可能让本来已经分流进入内江的水再次全部回流岷江，岷江水一多，再决堤，成都同样一片汪洋。
最容易堵塞宝瓶口的就是河水中所含的泥沙和石头。
从源头海拔3000多米的高原大山上滚滚奔流下来的河水中，裹挟着大量由于塌方、山体滑坡或者水土流失而产生的沙石。尤其在汛期，山上要是下暴雨，如果任由这些大量沙石都流进宝瓶口的话，不出半天，宝瓶口必定被这些沙石堵死。
这样的话，成都危矣。
自动排沙功能所以，在江水被引入宝瓶口之前，水利工程整体除了要控水以外，还有一个重中之重的工作，那就是——排沙。
在鱼嘴前端的岷江河道，以及鱼嘴至飞沙堰这一段的内江河道，这两段河道都是李冰人为设计的弯道。
目的是运用河水流进弯道以后会产生环流的原理，简称“弯道环流原理”，用这个原理来进行排沙。
这两段弯道，都是统一把西岸设计为凸岸（河岸线往河床里面凸出来的），东岸设计为凹岸（河床往这一侧的河岸线里面凹）。
弯道环流原理图
江水流进弯道以后，受离心力的作用它会在弯道里面翻滚，表层水比底层水流动得更快。表层水往凹岸流，领先撞到凹岸之后向下，变成底层水以后再往凸岸流，撞到凸岸以后向上再变回表层水。就是这样不断的翻滚着，
表层水是干净的水，因为沙石含量低。底层水是浑浊的水，因为沙石含量高。
底层浑浊的水往凸岸流的时候，就会带动、推动底部大量的沙石都往凸岸流动，并且堆积在凸岸。
（所以你会看到大量的那些原生态的河道，都是凸岸越来越凸，凹岸越来越凹，久而久之，没有人为干涉的话，河道慢慢地就改道了）。
既然底层水是带着沙石往凸岸流动，那在凸岸这边打开一个口子，底层水自然就会带着沙石从这个口子流出。所以飞沙堰与外江就在凸岸这边，便于排沙。
而表层干净的水往凹岸流，把内江和宝瓶口建造在凹岸，那干净的水就源源不断的流进了宝瓶口。
鱼嘴处，第一次排沙，大概能够排走岷江河床里面80%的沙石含量。
飞沙堰，二次排沙，再排走剩余大概20%中的80%左右。
经过两次排沙后，最终能够流进宝瓶口的沙石含量只占岷江河水中含沙量的6%左右。微乎其微，即使有少量的沙石堆积在了宝瓶口，也没关系，都江堰这两千多年来，后人们一直都遵循着李冰建好水利工程后定下的一个叫做“岁修”的规矩。
岁修
顾名思义，岁岁修，年年修。
每年年底的冬季枯水期，当地的地方政府都会主持岁修都江堰。
岁修
先在鱼嘴，内江的源头处，用“竹笼” “杩槎”将内江河道完全拦截，让水流干露出河床以后，开始加固三大主体工程以及河堤河岸。
岁修
同时也要清理河床，尤其要控制飞沙堰这一段的河床深度，河床若是高了的话，就往下挖，挖到露出河床底部的四根“卧铁”为止，然后再使飞沙堰的堰顶高度与内江河床底部达到2.15米的垂直高度即可。
真实的卧铁
卧铁所在位置
复制的卧铁
岁修耗时大概3个月左右。岁修完毕，待到来年清明节这一天，在内江源头首先举行盛大的祭奠李冰仪式。再砍开拦截内江河道的“竹笼” “杩槎”，让岷江水从新浩浩荡荡的流进内江，流进成都平原的千家万户，灌溉千万亩农田。
竹笼杩槎
不过自1974年将三大主体工程全都浇筑成了水泥以后开始，岁修改为10年一大修。上一次是2013年。
另外还需要说明两个问题：
第一个问题是，去过都江堰的朋友有看到，在鱼嘴的西边外江一侧和飞沙堰溢洪道连接外江的一侧，分别有两座桥，桥下是拦水的闸门。
这两座桥都是现代修建的，1974年修建了鱼嘴外江的一座，1993年修建了飞沙堰这边的一座。
作用是为了在枯水季节，如果岷江水量少的时候，拦截外江和飞沙堰，不让泄洪。将岷江彻底改道流进内江，让所有的岷江水全部进入内江，以供给下游灌区用水。需要泄洪的时候再打开。
第二个问题，所谓的“李冰父子治水”，“父子”一词，并不是说李冰和他的儿子。因为李冰没有儿子，最起码正史里面没有记载，野史里面记载他的儿子是“二郎神”。
这里的“父子”有两层意思，第一层意思：“父”就是指李冰，而“子”指的是当年同李冰一起修建都江堰，为这座举世瞩目的千秋工程流血流汗最多的万千劳苦民工们！
第二层意思：“父”是开辟，李冰开辟出了这座伟大的水利工程。“子”是传承，伫立两千多年的水利工程，至今仍然没有被时间摧毁，不仅没有摧毁，反而作用和贡献都越来越大。离不开的，是在这两千多年的岁月中，历朝历代的政府与民众齐心维护的原因。
所以“子”就是要告诫我们，让我们爱护，让我们把水利工程传承下去，这样才能让都江堰继续造福人类的子孙后代。
写在最后
此篇《都江堰水利工程运行原理》写的字数较多，篇幅较长，感谢您花了很多宝贵时间观看。
作者是新人。写的东西定位在旅游，旅游景点，旅游攻略，深挖景点以及人文历史这方面。喜欢的朋友希望您关注一下，后面还会有很多内容呈上。
另外，本篇只讲了都江堰的运行原理，而它对华夏人民都有怎样的贡献，才能让它如此的举世瞩目呢？感兴趣的朋友可以点击头像进入我的主页，查看另外一篇《生为华夏子孙，你知道都江堰水利工程对我华夏历史的影响有多大吗》
