都江堰 修建原因

時間 2021-10-14 22:57:14

1樓:匿名使用者

論河流地貌在水利建設上的作用——都江堰

1 都江堰的沿革

都江堰位於岷江中游的四川省都江堰市(原灌縣)城西門外的玉壘山下,古稱湔堰。都江堰北面有一岷江的支流叫白沙河,古稱湔水,湔堰因此而得名。三國時,諸葛亮在都安縣(即原灌縣導江鋪)設堰官,繼續保護、維修古堰、發展農業,故將湔堰改稱都安堰。

又因流經郫縣地區的岷江稱郫江,所以,宋代時又將都安堰改為今日的都江堰。都江堰自古至今發揮了排洪、灌溉的巨大作用,灌溉面積現已達一千萬畝。

2 河流地貌在都江堰工程上的應用

李冰在平原地形上,採用分流導江,築堰引水方法修建都江堰時,合理利用地貌條件、河床形態對水流影響,成功地利用彎曲河床和分汊河床的發育規律指導工程建設,使工程建設建立在高度科學理論基礎上,具體表現分析如下。

2.1 合理利用地貌條件選址

古堰東部正是現在的成都平原,這個平原形似一把張開的紙扇向東南傾斜,而都江堰市城西一帶恰好處在扇形平原的頂端,海拔700多米(成都附近海拔400m左右),居高臨下。這種自然傾斜地形,是修建水利工程最有利的地形,它可以不打壩,只修堤,開渠引水灌溉。所以李冰合理利用了這個有利地形,確定在此修建都江堰。

2.2 彎道環流對金剛堤、魚嘴的建造作用

都江堰工程由魚嘴(分水堤)、飛沙堰(溢洪道)、寶瓶口(引水口)三大工程構成(見圖1)。它們有機的組合,聯合發揮了引水灌溉、排洪、排沙和減災的巨大作用。魚嘴與金剛堤連在一起,位於江心,它們的建造和作用與彎曲河床形態有密切關係。

金剛堤實質是岷江河床上的江心洲,魚嘴位於金剛堤的頂端,形如鯨魚之嘴巴,故名為魚嘴。魚嘴與金剛堤的共同作用是使岷江河床分汊,即分為內江和外江,所以魚嘴與金剛堤是一個非常關鍵的工程。從分水堤與金剛堤位於河床中心位置分析,這個堤的建造,主要是李冰利用了河流的彎道環流的科學原理形成的。

如現在的分水堤東側是岷江凹岸,也正是內江流經的部位,西側是岷江的凸岸,也正是外江流經的部位。這裡的彎道環流的表流流入凹岸,把凹岸被

圖1 都江堰示意圖

sketch of dujiangyan project

侵蝕的和過境的大量泥沙,由環流的底流再搬運到凸岸堆積成遇回扇,其中一部分泥沙在江心堆積形成規模巨集大的江心洲(金剛堤),泥沙在洲頭不斷堆積、延伸,加之人工不斷對它們修築、加固和保護,形成今日之天然——人工金剛堤和魚嘴。金剛堤和魚嘴的存在,使岷江主流在此成為分汊型河床。尤其魚嘴的存在意義,在於發揮分汊河流的分水分沙作用,如冬、春枯水季節,岷江水位較低,河流主流線多靠近河谷凹岸流去,分水堤將約十分之六的江水流入內江,十分之四的江水流入外江,保證了灌區的用水量,簡稱「四六分水」;夏、秋洪水季節,岷江水位相對升高,河流主流線相對變直,大部分江水流向凸岸,故分水堤又將十分之六的江水排入外江,十分之四的江水注入內江。

顯然,這是李冰掌握了分汊口即江心洲(金剛堤)和洲頭(魚嘴)的分水分沙特點,又利用了內江具有平面彎道環流洩水特性,創造的科學分水方法。

2.3 河流動力均衡原理的科學應用

飛沙堰和寶瓶口的工程建設,科學地利用了河流動力均衡原理。飛沙堰位於金剛堤南端成一低矮的人工沙堤(實為一潛壩),為什麼飛沙堰要修在金剛堤南端?這是因為內江流水遇到虎頭巖的撞擊後自然形成渦流,這股渦流徑直向西南方向(現在的飛沙堰位置)流去,多餘洪流和泥沙也隨之洩入外江,可見這位置正是保證內江洪流和泥沙排洩的最佳方向和位置,因此,決定在金剛堤南端修建飛沙堰。

飛沙堰的作用一是起排洪排沙作用,二是起擋水作用,保證內江水位始終保持在一定的高度上,以保證成都平原灌溉有足夠的水量,如無此壩,內江水會大部分洩入外江,所以後人總結為正面引水,側面排沙,但必須要求飛沙堰壩面要低。李冰根據河流動力均衡原理歲修內江的經驗是「低作堰」。所謂低作堰,是指每年維修飛沙堰時,要保證飛沙堰始終保持在一定高度上,堰頂不能加固過高,即堰頂宜低不宜高。

因為堰頂高了,造成排洪排沙不暢,使內江泥沙沉積加劇,洪澇頻繁,而堰頂低了,減少障礙,有利於排洪排沙。究竟堰頂低到什麼標準合適,要根據寶瓶口的「水則」與灌區需水量的多少而定。現在的堰頂平於水則十五劃(每劃一市尺)是堰頂最合適的高度標準(現在飛沙堰的相對高度實為2m)。

如果內江水位高出水則十五劃,堰頂也高出水則十五劃,對內江排洪不利,灌區就要鬧水災;相反,內江水位低於水則十五劃,堰頂也低於十五劃,內江大部分水流就會流入外江,灌區就缺水,影響灌溉農田,只有堰頂平於水則十五劃,恰到好處,灌區不澇不旱。

內江引水的咽喉工程---- 寶瓶口,它與飛沙堰二者有機的組合,共同承擔了排洪減災,保障灌區用水功能,其原理也是科學地利用了河流動力的均衡原理。如寶瓶口西邊凸出而高大的離堆山崖起到了阻擋內江洪流的作用,寶瓶口起到增加洩水的作用。如洪峰期間,一部分洪流遵照寶瓶口明文規定的「水則」,規規矩矩地從寶瓶口流出,保證成都平原灌溉用水,其餘的洪流被迫通過飛沙堰,人字堤流向外江,起到了排洪減災作用。

由此可見,飛沙堰和寶瓶口排洪、輸水功能,完全是李冰科學地利用了河流動力均衡原理而巧妙設計的水利工程。

2.4 「深淘灘」的理論依據分析

李冰為避免內江河床泥沙淤積,除採取側面面排沙方法外,還總結出「深淘灘、低作堰」的方法,對內江河床淤積的泥沙每年進行一次淘挖,稱為歲修。所謂「深淘灘」,就是對內江河床淤積的泥沙必須清除淘挖到一定的深度。究竟淘挖到什麼深度合適?

據傳,李冰為了找到這個合適深度,曾多次觀測、實驗,他終於找到了一個深度,在這個深度的位置河床底下,曾埋了一個石馬作為標記(現代改為三個臥鐵),要求以後每年歲修,淘見石馬淘沙就終止,即淘沙達到了標準深度。由此可見,石馬所埋深度是一個非常關鍵的問題,也是衡量歲修工程質量的標準。這個深度為什麼是一個非常關鍵的問題?

回答這個問題,只有用河床平衡剖面理論來解釋為妥。因為李冰深淘灘的目的就是要保持內江來沙輸沙處於年內平衡狀態,即一年內河床衝淤平衡,這就要求河床縱剖面必須達到平衡剖面狀態,深淘灘的最終目標就是內江河床相對處於平衡剖面狀態,河床不淤積,為了使河床達到此狀態,必須藉助人為的疏浚淘沙措施,方能實現,所以每年歲修淘沙,必須淘挖到石馬埋深處(河床平衡剖面位置)。假若淘挖深度淺於石馬埋藏深度,河床仍繼續淤積抬高,對排沙不利,而且影響外江和內江的流量分配;若淘挖超過此深度,等於人為的相對降低了河床臨時侵蝕基準面,河流的活力復活,侵蝕作用反而加強,泥沙增多,加重了排沙的負擔,會使輸沙、來沙失去平衡。

所以,李冰深淘灘確定的石馬埋藏深度是一個非常重要的科學理論問題,是河床平衡剖面理論應用於水利工程上的偉大創舉。

3 結語

李冰修建的都江堰水利工程,質量高,效益好,千古不廢,聞名中外,其原因是充分利用了科學理論的結果。李冰當時修建都江堰工程時,不僅利用了水力學理論,尤其成功地應用河床平衡剖面理論和河流動力均衡原理,創舉的「深淘灘、低作堰」的方法,實踐證明是非常先進的科學方法和理論,是我國古代最珍貴的科學文化遺產,科學價值意義深遠。我們應該繼承和弘揚它,努力發展現代科學,充分發揮科技是第一生產力的巨大作用,將河流地貌理論更好地運用於水利建設中。

2023年長江等大江大河洪災發生的原因之一,是河床平衡剖面被破壞,借鑑都江堰歲修經驗,今後必須加強對大江大河河床平衡剖面的研究和對河道歲修的力度,恢復和保持河床處於相對平衡剖面狀態,以避免洪澇再次發生尤為重要。

2樓:月舞銀河

答那麼多幹什麼,修建他的原因就是解決旱澇問題,把成都平原變成天府之國

為什麼要建都江堰

3樓:nm牛虻

1、自然原因:

蜀地經常遭受水旱災害,號稱「天府之國」的成都平原,在古代是一個水旱災害十分嚴重的地方。岷江主要水源來自山勢險峻的右岸,大的支流都是由右岸山間嶺隙溢位,雨量主要集中在雨季,所以岷江之水漲落迅猛,水勢湍急。

在古代每當岷江洪水氾濫,成都平原就是一片汪洋;一遇旱災,又是赤地千里,顆粒無收。岷江水患長期禍及西川,鯨吞良田,侵擾民生,成為古蜀國生存發展的一大障礙。

2、歷史根源

戰國時期,飽受戰亂之苦的人民,渴望中國儘快統一。經過商鞅變法改革的秦國國勢日盛,他們正確認識到巴、蜀在統一中國過程中特殊的戰略地位。這一歷史大背景下,秦昭王委任李冰為蜀郡太守。

李冰上任後首先治岷江水患,發展川西農業,造福成都平原,為秦國統一中國創造經濟基礎。

擴充套件資料

都江堰的建立,以不破壞自然資源,充分利用自然資源為人類服務為前提,變害為利,使人、地、水三者高度協合統一,是全世界迄今為止僅存的一項偉大的「生態工程」。開創了中國古代水利史上的新紀元,標誌著中國水利史進入了一個新階段,在世界水利史上寫下了光輝的一章。

都江堰將岷江主要分為五條支流流向成都平原。蒲陽河:流經蒲陽鎮到彭州市,大致灌溉了成都平原東北地區;胥家河:

流經都江堰市的胥家鄉天馬鎮到達成都郫縣;柏條河:直接流向成都市區,到達成都叫府河,是成都的母親河;江安河:穿過都江堰市流向外江,外江也就是岷江的主幹河。

都江堰歷史上最高灌溉面積達20萬公頃。由於年久失修,2023年只剩13萬公頃。新中國加固完善了三大樞紐工程,新闢人民渠、東風渠、三合堰三大幹渠,修建了45條分乾渠,470條支渠,新舊渠總長達2萬公里。

4樓:雙子新鮮橙

為了防洪灌溉。都江堰發揮著防洪灌溉的作用,使成都平原成為水旱從人、沃野千里的"天府之國",至今灌區已達30餘縣市、面積近千萬畝,是全世界迄今為止,年代最久、唯一留存、仍在一直使用、以無壩引水為特徵的巨集大水利工程,凝聚著中國古代勞動人民勤勞、勇敢、智慧的結晶。

都江堰是世界文化遺產(2023年被聯合國教科文組織列入「世界文化遺產」名錄)、世界自然遺產(四川大熊貓棲息地)、全國重點文物保護單位、國家級風景名勝區、國家aaaaa級旅遊景區。

都江堰市屬中**帶季風溼潤氣候區,年均氣溫15.2℃,年均降水量近1200毫米,年均無霜期280天。這裡四季分明,夏無酷暑,最熱的7、8月份平均氣溫為24℃左右,平均最高氣溫僅28℃。

冬無嚴寒,最冷的1月份平均氣溫為4.6℃,平均最低氣溫在1℃左右。

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