传说,都江堰至少已经存在4000年了。
虽然教科书上说,都江堰建造者是2200多年前的秦国人——李冰父子。
但也许,他们不过是用一种很神仙的方式,重修了都江堰。
比如,为什么李冰的儿子是二郎神?
如果你到成都深度游,请仔细听。
川剧里的《二郎神》《鳖灵治水》,甚至是《诸葛亮七星灯续命》这些经典神话,似乎都是密码。
而破解这些密码,我们似乎能听到,都江堰,正在给我们讲述一段被删除的上古故事。
1940年,成都大轰炸。
时间回到1940年,成都市区一片火海,天空中的日军轰炸机还在盘旋。
他们要寻找下一个目标——都江堰。
因为,在他们的情报当中,都江堰是一个水利工程,是它灌溉了成都平原,这才让四川成了中国抗战的大后方。
他们要炸掉都江堰。
但结果,他们在目标上空转了又转,并没有找到预想中的水坝,只能返航。
这就是神奇的都江堰,灌溉了1000万亩的土地,却没有水坝。
它和大自然融为一体,却又帮人类,用自然,征服了自然。
这就是都江堰的自然之力。
本来,成都就在雪山脚下,出门就是青藏高原,自己又是一个盆地。
按理说,每年夏天,雪山融水都能准时灌满这个大盆子。
但为什么这种事情极少发生呢?
原来,整个盆地当中,有好几条大河直通长江,长江就像一条超级下水道,排水能力超强。
而这几条大河当中,流量最大的一条叫做岷江,每年平均水量900亿立方米,比黄河的流量(560亿立方米)还要大。
岷江最靠近青藏高原,洪水一冲下来,就到了成都。
理论上成都应该是一片大海。
但幸好,成都外面有一座玉垒山,山体非常坚硬,硬生生地挡住了岷江,让它在这里拐了一个弯,向南流入了长江的方向。
但玉垒山,并不是大山,岷江暴涨的时候,洪水还是能从各个方向绕过过去,把成都变成大海。
这样,其实就导致了一个更严重的问题,那就是岷江水小的时候,成都干旱得要死。
岷江水大的时候,成都又变成大海。
半年干旱,半年洪水,好好的成都大平原,愣是被岷江祸害得不能种粮食。
比如,古蜀国的三星堆文明,他们就没有看上成都,而是跑到北边地势稍高一点的地方居住。
那如果是你,你要如何治理岷江,拯救成都呢?
治水的四个思路:
可以参考的思路大概有四条。
第一,搞大坝,在岷江还在大山里的时候就用超级大坝把它拦住,然后人工蓄水、放水调节水量。
第二,搞官厅水库,把大坝化整为零,在岷山里修无数个小水库,这样也可以调节水量。
第三,搞黄河工程,每年都和它硬刚,排沙、筑堤,让它慢慢变成一条绝对不能决堤的地上悬河。
第四,搞南水北调,修运河,把岷江和其他的大河连起来,让几条大河之间自然调节水量。
其实,无论是古埃及、苏美尔还是现代水利专家,大概都会在这四种方案当中选一种。
而都江堰,偏偏搞出了第五种方案——无坝治水。
关键的是,人类几千年前,搞过无数的大坝、水库、防洪堤和运河。
到现在,还在正常运行的,几乎只剩下都江堰了……
那它究竟是个什么原理呢?
都江堰的原理:
首先,古人看中了玉垒山的大拐弯,这是治沙的关键。
大禹曾经说过,治水先治沙。
因为,无论是修水坝、修防洪堤还是修运河,如果处理不了上游裹挟下来的泥沙,那么就只是一代人的工程。
泥沙慢慢垫高,无论你多高的大坝,多强的防洪堤,多宽的运河。
终有一天,会被淤泥塞满,洪水还是能摧毁你的。
而这个大拐弯,其实是个天然的滤沙器。
我们做个简单的实验就可以发现,水流在经过急弯的时候,是分上下两层通过的。
上层水走外圈,下层水走内圈。
泥沙很重,一定是沉在靠近下层水的地方。
所以,在这个大拐弯的地方,泥沙会天然地往内圈靠,外圈则是泥沙少的上层水。
同时,要用运河引水,引到成都去灌溉,一定是需要没有泥沙的上层水。
而正好巧了,外圈,就是成都的方向。
下一步,就是要在玉垒山上面开凿一条运河,把这些上层水取过来。
这个难度很高。
因为,前面我们刚说了,玉垒山非常坚硬,连岷江都冲不过去,所以才在这里形成了一个大拐弯。
所以,我们其实很难想象古人究竟是怎么在玉垒山上开凿运河的。
现在的猜测是,古人使用了热胀冷缩的原理,先在山石上放火,把石头烧热,然后再突然给它降温;
甚至还传说,降温原料用的是醋,这样,热胀冷缩,再加酸性腐蚀,坚硬的花岗岩就很容易裂开,古人再开凿起来,也就不那么难了。
二八分沙:
这样,大拐弯+运河,就成型了一个二八分沙的模型。
江水中,大约只有两成砂石会进入运河的方向,八成会从内圈跟着江水流走。
但是,这两层砂石还是很多啊。
如果,放任它累积,2000多年前,运河早就被堵死了。
所以,一定要有其他的配套设置。
于是,古人又在江心修建了一个人工小岛,叫鱼嘴。
鱼嘴巧妙,前半段是流线型的尖嘴,后半段被称作金刚堤非常牢固。
金刚堤的尾巴又和运河的入水口形成一个非常巧妙的结构,叫做宝瓶口。
这样一来,鱼嘴、金刚堤、宝瓶口,又在河道中模拟出一个拐弯。
二八分沙的原理,再次被放大,流到宝瓶口方向的泥沙,理论上就只剩下二八的二八,4%了。
这个泥沙量古人计算过,是可以在枯水期被人工清理的。
但是,理论和实际是两个平行世界。
现实中,如何做出理论值呢?
古人又创造性地设置了一个叫做飞沙堰的装置。
这是一大片又矮又宽的小堤坝,水可以很轻松淹过去。
但同时,如果水经过飞沙堰,那么流速会大大降低,这样一来,被鱼嘴分到外圈的泥沙,又有了三个命运。
第一个是水小的时候,自然沉降到飞沙堰上面。
第二个是水大的时候,从飞沙堰上面冲走,进入下面的河道。
第三个是,留在宝瓶口外面不断地打转,不往运河里走。
而这些打转的泥沙,最终也会被其他泥沙裹挟,落到飞沙堰上。
实在是高明,最后一测,沉到宝瓶口的泥沙,只有4.5%左右,古人竟然用一个飞沙堰的结构,就完美地逼近了理论值。
治沙结束,下一步是治水。
四六分水:
治水的原理,其实还是鱼嘴在工作,它俯视的时候,是一个二八分沙的装置。
而如果将它剖开,看剖面,你会发现,它又成了一个四六分水的装置。
任何连通大气的情况下,水平面一定是一样高的。
那鱼嘴把河道分成一个内外不均的形状,外江底浅口大,内江底深口浅,不就可以起到分水的作用吗?
水大的时候,内江分到四成水,洪水就不会通过宝瓶口袭击成都。
而水小的时候,内江分到六成水,又能保证足够的灌溉用水。
同时,从剖面上看,飞沙堰也再次起到了分水的作用。
那就是,当水非常小的时候,飞沙堰会露出水面,变成一个坝。
这样,所有进入内江的水都只能流入宝瓶口,而如果水量上涨,又能淹过飞沙堰,一边排沙,一边泄洪。
原来,这两个装置,古人不仅利用了它们的正面原理,还利用了剖面原理,简直有一种智商被从维度上碾压的感觉。
这种设计还有更精妙的地方,那就是,除了排沙、泄洪、灌溉以外,它竟然还不影响通航。
也不用搞什么船闸和水梯,船只直接在都江堰的江面上自由航行。
实在是高明。
另一方面,维护都江堰的运行,也非常简单。
深淘滩&低作堰:
就这六个字,就是整本都江堰维护手册的全部内容。
冬天枯水的时候,先把内江截断,然后开始深淘滩,也就是把淤积在这里的砂石全部挖出来。
要挖多深呢?
古人在最下面埋了三根卧铁,挖到这里,就达标了。
那挖出来的砂石怎么办?
很简单,不用运走,还记得飞沙堰吗?
这是一个被水流不断冲刷的堤岸,每次维修,正好要重新加筑飞沙堰,用那些淘出来的砂石往上堆就可以了。
但记住,不要堆得太高。
这就是深淘滩,低作堰的全部工作。
不打仗的时候,一般是岁修,一年一次,清明前完成,清明节那天,举行盛大的开水仪式,内江重新被开启,江水通过宝瓶口,进入灌溉区。
如果打仗了,十几年不修,也没有太大问题。
所以,每个新王朝建立以后,要安抚四川人民,第一件事儿,一定是大修都江堰。
这就是都江堰的所有原理,一切都显得很自然,简直就像一个远古道家的杰作。