李冰-1: 治水鼻祖(战国时代的秦国)
都江堰跟天地融为一体
华夏大地的西半部是「高山区」,东半部是「平原丘陵区」,两个区块夹着一块凹陷。你瞧这形势多震撼哪,像个庞大的石头脸盆,拔天的高山和丘陵耸立在四周,狠狠盯着盆底(凹陷),哪天砸下一阵落石,就能把它埋成废墟。
但盆底就是不服输,照样用五个台湾的面积蹲伏在那里,也忙着进行农工商活动,发展出独特的古文化。这就是赫赫有名的四川盆地(红盆地),中国四大盆地之一。
长江和四条支流从三千公尺或更高的山峰倾泻下来,红盆地不可能出现缺水危机,但实际上处境非常困难。在这四条支流当中,岷(读「民」)江在北省界的摩天岭发源,水量只能用丰沛来形容,因此身份是长江上游的头号支流、四川的母亲河。春天冰雪融化、夏天山洪爆发了,这条龙就居高临下,从千山万壑之间往盆底奔腾。
灌县(今天的都江堰市)「一夫当关」,用玉垒山当盾牌,岷江没辄了,掉头转向川西。从上游夹带着礼物(不,砂石),劈头劈脑地浇下来,再强的堤岸也挡不住!水退之后,每年留下四千万吨砂石,在河床里淤积,造成水位上升;水灾夹杂着地震,一波比一波更猛。
岷江为什么这样泼辣!侥幸逃过洪水的川东,又到哪儿去找水源呢?红盆地的中心地带(盆底)叫成都平原,固然土质肥沃,气候温暖,却是个痛苦的地方。水利事业不利,西边泛滥东边干旱,结果是「家无隔夜粮,人无暖身衣」。
羌族血缘
巴蜀(四川)灭亡、收进秦国版图那年,李冰出生在岷江上游(岷山地区)、四川羌族的大本营。
岷江山区大禹是四川羌族的祖先,洪水从沟、渠、河流被疏导进入海洋。后代羌族人相当了解地层构造,能掌握泉脉的所在。类型化的职业是「包打水井」,开凿水井的成功率惊人,没探测到水源甚至不收工资和材料费。
李冰学到这些水文常识之后,独立完成了一些实验,赶紧针对川西的泛滥提出点子。巴蜀人顽强而保守,哪听得进这些另类思考?李冰受到排斥,没机会在当地进入官僚体系,实现这些点子。他身为四川人,个性也很顽强,决定另想办法。
首先往北走,到秦国(陕西)落户,拿出苦干实干的精神来研读古籍,尤其注意天文地理知识,搭配实地勘查。从乡试开始,逐步通过地方和中央的文官甄选。分派到每个地方,都认真考察地形地势,进行智能型的防洪防旱工程。「冰能知天文地理……,又识察水脉。」
中央官员田贵发现了这位水利事业专家,建议秦昭王派他去蜀郡,对付那些狂野的河川;秦昭王同意了,任命李冰当蜀守(蜀郡太守、领导人)。巴蜀大脸盆(红盆地)的背诵诵口诀是「巴山蜀水」-- 边陲地带叫巴郡(山区),中央地带叫蜀郡(成都平原为主)。
即使带着中央的背书,想说服或抗衡地方势力,仍然是困难重重啊。李冰带着具有冒险和工程能力的小儿子出发,嘱咐大儿子留在陕西工作,他的风格比较文静。
都江堰旁李冰父子雕像开山辟水
暌违家乡十多年了,李冰往岷江上流跋涉七百多里,到达源头。沿路勘查山形水势,并且派专人绘制水系图谱。
白天拿着图谱核对,晚上站在江边沈思。应该怎样引导这条蛟龙呢?就选玉垒山吧,废除前人开凿的引水口,在玉垒山劈开一个窄窄的缺口(瓶颈),打通山丘和平原的「楚河汉界」(分界点),岷江之龙就能奔向平原了。不仅解除川东的干旱,也能分摊流量,让川西免除水灾。
现在是秦朝,施工技术和工具落后,铁器短缺,炸药还没有发明。玉垒山的岩石多坚硬啊,光靠铁锤怎能拦腰截断一座大山呢?老经验的民工建议「火烧水浇」:
﹡在岩石挖出一些沟槽,用干草、树枝填满沟槽和天然的石缝。放火点燃这些,岩石会在燃烧当中发红。
﹡就趁现在!用冰凉的江水,浇在滚烫的石头上,让岩石热胀冷缩,出现疏松、爆裂。
﹡民工在腰间系着吊绳登上岩石,挥起铁锤敲打。
玉垒山终于在坡度缓和处,凿出一道平均宽度20公尺的梯形缺口。短短80公尺,每公尺都灌注了血汗跟生命力。这就是宝瓶口,汩汩(读「鼓」)清流通过它奔向川东;成都平原从此挥挥手送走干旱,变成一个「宝瓶」。
要疏导,不要围堵
川东的干旱解决了,川西的泛滥又该怎样处理呢?先王大禹告诉我们,人不能压制洪水。明明知道围堵不住,又何必盖一座顶天立地的堤防呢?只能另想办法!
不要把堤防封死,给它留个缺口并且砌个台阶吧,李冰的大计划成形了。「分流导江,筑堤引水」,蛟龙虽然冲得起劲,却切成两股,之后又在台阶上绊跤,从缺口翻筋斗出去。
勘查并绘制地形图,设计水利工程,挖个小水道模拟。渐渐把规模扩大,用一条小河来模拟。经过无数次的实验和修正,已经相当有把握了。
平时防洪,枯水季节引水(四六分洪)
1. 第一次分洪(鱼嘴=分水堤)
把装满石头的大竹笼沉入江底,堆垒出一座人工江心岛金刚堤,活像长度800公尺的石头大鱼。岷江从远处奔腾过来,被尖锐的鱼嘴劈成两股。正流(外江)滚滚地流进长江,内江(支流)流进宝瓶口,灌溉成都平原。
2. 第二次分洪(虎头岩=分水堤)
玉垒山凿穿了,被孤立的山体叫离堆,虽然落单了还是顽强地站在水里;它的尖角「虎头岩」再一次把岷江劈开。
3. 拦水(飞沙堰=低堰=台阶)
金刚堤有个大缺口,没有全面封闭,只设置了一道低堰。堰顶仅仅超出内江河床两公尺,摆不出堤坝的架势,反倒像个台阶。在枯水季节,低堰比河水略高,能把河水拦进灌溉区。
4. 引水(宝瓶口=进水口)
岷江不再泼辣了,根据人类的指挥(规划),从鱼嘴分流成两条河-- 外江浩浩荡荡地汇入长江;成都平原西高东低,因此内江直奔宝瓶口(瓶颈),流进李冰开凿的两条干渠(河道)。农民开挖大大小小的沟渠(支渠、毛渠)来列队迎接内江水,形成一个纵横交错的自流网,灌溉千家万户的农田。
5. 四六分洪
外江地势高,内江地势低,岷江会不会窜进宝瓶口,淹没成都平原呢?别担心,一连串的堤堰作用减弱了水势,内江口(宽度130公尺,小于外江口的150公尺)在枯水季节(总水量以1.0计算)引进六成(水量0.6)河水,其余四成(水量0.4)进入外江。
都江堰示意图洪水季 泄洪排沙(二八排沙)
1 离心力(金刚堤弯道=回流地形)
踢到台阶(飞沙堰=泄洪道=过水断面),产生漩涡(回流、横向环流、涡流)
洪水的力道超过堤堰作用,因此六亲不认,藐视鱼嘴(金刚堤)、虎头岩(离堆)和飞沙堰。堂堂一条龙,哪会被这些堤堰劈成两半?它把内外江两条河道当成单一河道,拿出猛龙过江的威力向前奔腾!路过飞沙堰,它会乖乖地溃堤。
洪水在弯道产生离心力,正绕得带劲呢,忽然撞到尖锐的虎头岩和水底的崖壁(离堆),又踢到飞沙堰这个台阶。飙得太快,重心不稳,栽了一个大跟头,形成强大的漩涡。
好恐怖的漩涡!夹带砂石的底层水流往上翻腾,卷起咆哮的浪花,忽视「西高东低」的地形障碍,像跳高选手一样翻过「台阶」冲向外江。大部分洪水就这样离开了,经过外江汇入长江。少量的表层水流进入宝瓶灌区;这宝瓶可真幸运啊,表层水流相当清澈,并没有夹带多少泥沙。
飞沙堰在低水位时期明明是河堤,在洪水期却变成溢洪排沙的台阶。洪水越大,筋斗就翻得越急,也就会跳得越猛,这漩涡就更恐怖了。
「四六分洪,二八排沙。」经过无数次实验,飞沙堰的构造定案了。平时,六成水量被引进内江;在大洪水期间,沙石排除率达到80%,在超级洪水当中甚至能达到98%。
跳高选手可以在洪水期去飞沙堰接受震撼教育。漩涡高声呼啸,夹带着直径30公分的大卵石,有一次甚至席卷着2.8吨的混凝土块,乒乒砰砰地翻过飞沙堰,跃进外江。
飞沙堰实景图2 瓶颈限流(宝瓶口=节制阀=水门)
普通洪水(总水量以3.0计算)当头,洪水和沙石排除率达到80%(水量2.4)左右,只有大约20%(水量0.6)进入宝瓶口,听起来挺理想的。即使出现超级洪水(总水量以5.0计算)也不担心,洪水和沙石排除率高达90%(水量4.5)左右,只有大约10%(水量0.5)进入宝瓶口。
宝瓶口身为瓶颈(节制闸、水门),两侧站着玉垒山和离堆。这两座天然坝体可不是一般的土石坝或混凝土坝,而是凿穿的一座山,再怎么冲刷都不会加宽或「放水」。
都江堰鸟瞰图
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