中國古代治水文化的精品 返璞歸真都江堰

2007-03-31 10:56 作者: 李易 子警

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四川有一句諺語叫「先有都江堰,後有天府之國」。川西平原因為有了都江堰,把水患變害為利,才成了肥沃富饒著名的天府之國。都江堰水利工程的巨大功用自不待說。最為神奇的是,綿綿2200多年,它一直涓涓滋潤川西平原,迄今依然不倦地哺育天府之國。在全世界還沒有另外一個工程有如此之長的生命史。

成都平原本是一塊盆地,它的西北是綿延的岷山山系。發源於成都平原北部岷山的岷江,沿江兩岸山高谷深,水流湍急;到灌縣附近,進入一馬平川,水勢浩大,往往衝決堤岸,氾濫成災;從上游挾帶來的大量泥沙也容易淤積在這裡,抬高河床,加劇水患,現在的天府之國就會成一片澤國;特別是在灌縣城西南面,有一座玉壘山,阻礙江水東流,每年夏秋洪水季節,常造成東旱西澇。都江堰從根本上把水患變害為利。

 

寳瓶口

 

都江堰魚嘴,前面的就是岷江,被魚嘴分割為內江和外江

所謂大道至簡至易。從表面總體看,都江堰的結構極為簡單。它由三部分組成(見圖):魚嘴,寳瓶口和飛沙堰。

都江堰包括岷江中間的一條淺堤,把岷江一分為二成內江和外江。這條堤並不是去擋住洪水,而是在河當中,把洪水一分為二。由於堤像一條頭朝前的魚,人們把它的最前沿部分稱為「魚嘴」。魚嘴自動按四六分成,洪水季節外江六成,內江四成,而在枯水季節內江六成外江四成。分入內江的水,流下去約一千米,就到了「寳瓶口」。這個「寳瓶口」是人工從玉壘山鑿開的一個二十米寬的口子。由於像瓶口,就叫它「寳瓶口」。一進這口,水就被引向東,順從地灌溉川西平原去了。分水堰兩側壘砌大卵石護堤,靠內江一側的叫內金剛堤,外江一側叫外金剛堤,也稱「金堤」。分水堰建成以後,內江灌溉的成都平原就很少有水旱災了。以後,為了進一步控制流入寳瓶口的水量,在魚嘴分水堤的尾部,又修建了分洪用的平水槽和「飛沙堰」溢洪道。當內江水位過高的時候,洪水就經由平水槽漫過飛沙堰流入外江,以保障內江灌區免遭水淹。同時,由於漫過飛沙堰流入外江的水流的漩渦作用,有效地保證泥沙不在寳瓶口前後沉積。

都江堰沒有修一道壩橫截洪水,而只是用竹籠裝卵石堆筑而成的順流而行的低堤。低提只是引導了河流水流。

整個都江堰的建築,只用河邊漫山遍野的竹子編成長長的竹籠,把河裡大大小小的鵝卵石往竹籠裡一裝。河道挖起來的土在寳瓶口一側壘成「離堆」,夏天它把洶湧而來的洪水擋一下,提高水位,使更多的水從飛沙堰流走,調節了流入寳瓶口的水量。都江堰只是把自然界已有的加以疏導和重新調整。它不是一個獨立於自然的一個新建工程建築,而是成為自然的協調而不可分的一部分。

中國古代「天人合一」的思想在整個都江堰的工程中體現得最為充分。借自然之力以用其妙,化害為利,與自然和諧共處,這一直是中國古人所具有的能力。「天人合一」並不只是一個哲學概念,而是人與自然之間客觀存在的相互制約,並且是主動的制約關係。現代科技工程人員,雖然不乏對「天人合一」思想的追求者和欣賞者,但過度依賴於數值分析和計算,不承認自然生命的一面,對自然的感悟能力不斷減弱。從而,如此巧借天力的水利工程是現在任何一位水利專家都不可能想像出來的。相反,2200年前的都江堰設計者李冰並不知曉現代物理學的諸多名詞,也沒有流體力學的概念,盡憑藉對自然生命的觀察和感悟,才設計出了這樣一個天人合一的都江堰。

江堰治水三字經

江堰:為何具有精確參數

都江堰總體結構非常簡單純樸,它的一切都藉助於自然而又完全融於自然。然而,都江堰的具體結構參數雖然簡單,但非同尋常。

「魚嘴」是都江堰的分水工程,因其形如魚嘴而得名,它昂頭於岷江江心,把岷江分成內外二江。西邊叫外江,俗稱「金馬河」,是岷江正流,主要用於排洪;東邊沿山腳的叫內江,是人工引水渠道,主要用於灌溉; 魚嘴的設置極為巧妙,它利用地形、地勢,巧妙地完成分流引水的任務,而且在洪、枯水季節不同水位條件下,起著自動調節水量的作用。

魚嘴所分的水量有嚴格的比例。春天,岷江水流量小;灌區正值春耕,需要灌溉,這時岷江主流直入內江,水量約佔六成,外江約佔四成,以保證灌溉用水;洪水季節,二者比例又自動顛倒過來,內江四成,外江六成,使灌區不受水潦災害。在壁上刻的治水《三字經》中說的「分四六,平潦旱」,就是指魚嘴這一天然調節分流比例的功能。

在數學裡有一個非常奇特的數0.618,稱之為黃金數。它有著令人不可思議的代數和幾何性質。按照0.618的比例來分割,稱之為黃金分割,所以0.618也稱為黃金比例。黃金分割有著獨特的最優性質。「分四六」正好是黃金分割。

寳瓶口是節制內江水量的口門。為了控制內江流量,李冰父子作石人立在江中,作為觀測水位的標尺,古時叫水則,要求水位「竭不至足,盛不沒肩」。《宋史》就有「則盈一尺,至十而止; 水及六則、流始足用。」《元史》有「以尺畫之、比十有一。 水及其九,其民喜,過則憂,沒有則困」的記載。石人就相當於今天的水文站了。

 

當年李冰治水修筑都江堰的重要方法

李冰還作石犀,埋在內江中,作為歲修時候淘挖泥沙的深度標準。歲修的原則是「深淘灘,低作堰」。「深淘灘」是說淘挖淤積在內江江底的泥沙要深些,要淘到石犀到為止,否則內江水量過小,不敷灌溉用;「低作堰」是說飛沙堰堰頂不可修筑太高,以免洪水季節泄洪不暢,危害成都平原。

李冰如何獲得這些數據呢?按照當前的方法,首先需要收集大量的氣象水文歷史資料,然後進行分類,如十年一遇和百年一遇的大旱大澇,再利用歷史模型或數字模型進行分析,從而確定參數。顯然2200年前的李冰不可能有這些,不過也正是因為沒有這些,才能獲得具有永久性適用的參數。而現在的手段只能是暫時與局部適用的參數,因為歷史資料並不包含未來。

我們知道,數學裡有一種技術,叫坐標變換。在不同的坐標體系,同一個幾何形狀,在不同的坐標體系可顯示完全不同的形狀。在一個坐標中可能極為複雜,而在另一坐標體系可能就非常簡單。在簡單的形狀下,什麼都是一目瞭然了。一條河流似乎很複雜,涉及到地理地質水文氣象諸如此類。在別的空間中,一條河流是一個生命體。如果能透過這一空間而直接認識那一空間,河流的過去,現在和將來就可能一目瞭然了。當然,要透過這一空間,並不能通過坐標變換這種數學方法來實現,而是要通過人的特別的功能來實現。這樣的功能人類本來是具備的。但由於現代人類受到西方實證科學的衝擊,同時淡化了心性與道德的修養,這種功能也就退化消失了。關於李冰建都江堰,有許多傳說,如李冰降伏孽龍在離堆之下,用石犀壓水怪,與江神要約等。這些傳說正是反映了另外空間所發生的事情。

 

二王廟,紀念李冰父子



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