胡 肖

(西南交通大學(xué)建筑學(xué)院，四川成都610031)

1 川西平原堰渠體系的構(gòu)成及功用

1.1 渠首工程的構(gòu)成及功用

經(jīng)過(guò)2 200多年的演變，都江堰渠首工程現(xiàn)已形成了“魚(yú)嘴分流，飛沙堰泄洪排沙，寶瓶口引水”的穩(wěn)定的工程型制(圖1)。

圖1 渠首工程及功能示意圖

1.1.1 魚(yú)嘴用于分水、分沙，其位置是關(guān)鍵

魚(yú)嘴第一功用是分水：枯水期外江和內(nèi)江分水分別占總水量的40%和60%，豐水期則相反，內(nèi)外江的分水比例對(duì)解決枯水期成都平原供水不足，汛期分減洪水十分有利。第二功用是分沙：據(jù)20世紀(jì)70年代的實(shí)測(cè)，當(dāng)岷江流量小于1 300 m3/s時(shí)，由于魚(yú)嘴和江心洲的作用，岷江主流向左偏向內(nèi)江中泓，此時(shí)內(nèi)江處于“正面取水”、外江“側(cè)面排沙”的水流形態(tài)；當(dāng)岷江流量超過(guò)1 700 m3/s，魚(yú)嘴前面的江心灘被淹沒(méi)，岷江主流轉(zhuǎn)向外江中泓。由于外江坡降大，流量大，挾沙能力強(qiáng)，70 %～80 %的推移質(zhì)在內(nèi)外江分水口處進(jìn)入外江河道[1](圖2)。

(a)冬春枯水期

(b)夏秋豐水期圖2 岷江河道與都江魚(yú)嘴共同作用下的分沙工作原理

魚(yú)嘴位置是渠首樞紐的控制點(diǎn)，決定了其他渠首工程設(shè)施的布置，魚(yú)嘴位置不能輕易改變。從古至今魚(yú)嘴位置是古代水利工程師們刻意的選擇：若魚(yú)嘴距離寶瓶口較近，岷江低水位時(shí)內(nèi)江引水量太少，不能滿足灌溉用水需要；而汛期洪水帶來(lái)的大量卵石堆積在寶瓶口前，使得內(nèi)江干渠在豐水期也進(jìn)水極少。清朝時(shí)期四川總督丁寶楨指出： “所謂分水者，必須迎上流偏注水之勢(shì)，以定界址，斯分多分少乃有斟酌”(丁文誠(chéng)公奏稿.卷15.)。

1.1.2 飛沙堰泄洪排沙，其高度是關(guān)鍵

飛沙堰功用是泄洪排沙，但其發(fā)揮受到堰底位置和堰高的制約。在一定引水量的控制下，河道底高程越高，飛沙堰的修筑應(yīng)越高，而堰高易被沖毀。所以古人留下“深淘灘、低作堰”的六字歲修法則。

1.1.3 寶瓶口進(jìn)水，其形狀是關(guān)鍵

寶瓶口是川西平原的永久性進(jìn)水口，以其斷面為瓶狀而得名。瓶狀能限制過(guò)多的水進(jìn)入內(nèi)江，寶瓶口口門(mén)會(huì)出現(xiàn)壅水現(xiàn)象，彎道環(huán)流影響加強(qiáng)，飛沙堰的泄洪排沙能力也得以加強(qiáng)。

1.2 干、支、斗、農(nóng)、毛五級(jí)渠系的構(gòu)成及功用

干渠和支渠分別是內(nèi)江分流后的一、二級(jí)渠系，多是依托天然河道進(jìn)行整理而成，主要承擔(dān)內(nèi)江灌溉的輸水作用；斗渠是從支渠分流的次級(jí)渠系，多由人工開(kāi)鑿修建，主要承擔(dān)輸水和配水作用；農(nóng)渠和毛渠是內(nèi)江分流后的四、五級(jí)渠系，農(nóng)渠從斗渠引水，其水流又分入各級(jí)毛渠，此兩級(jí)渠系完全由人工開(kāi)鑿修建，承擔(dān)農(nóng)田灌水作用(表1、圖3)。

表1 各層級(jí)渠系功能

圖3 渠系層級(jí)拓?fù)鋱D

川西平原分為內(nèi)江和外江兩大灌區(qū)。內(nèi)江灌區(qū)從渠首分流穿行川西平原的骨干河流有四條：即蒲陽(yáng)河、柏條河、走馬河、江安河，被稱為內(nèi)江四大干渠。外江灌區(qū)分布著金馬河、黑石河和沙溝河三條干渠，每條干渠即一個(gè)小型灌區(qū)。由干渠派生出灌區(qū)支渠，支渠派生出斗渠，斗渠派生出農(nóng)渠，農(nóng)渠派生出毛渠，逐級(jí)將水引致田間進(jìn)行灌溉，最終形成了川西平原上垂直于等高線的樹(shù)枝狀灌溉水系(圖4)。

圖4 都江堰灌區(qū)內(nèi)外江渠系示意(至1950年前)(資料來(lái)源：《都江堰史》.譚徐明，2009)

2 川西平原堰渠體系的發(fā)展歷程

2.1 堰渠體系的創(chuàng)建期——戰(zhàn)國(guó)至秦漢

都江堰是在戰(zhàn)國(guó)末年秦國(guó)為統(tǒng)一天下而將巴蜀置為根據(jù)地而修建的。 在這一時(shí)期因?yàn)槎冀叩男藿ǎㄎ髌皆暮恿魉蛋l(fā)生了根本性的改變。首先是離堆的開(kāi)鑿，使得川西平原能夠通過(guò)寶瓶口從岷江分水進(jìn)入成都平原；再者李冰“穿”成都二江創(chuàng)造了川西平原新的河流，它們溝通了平原與岷江的水路，使川西平原的灌溉和水運(yùn)交通既有穩(wěn)定的水源支持，又有通暢的洪水通道。

2.2 堰渠體系的完善成熟期——魏晉至唐

都江堰開(kāi)鑿之初文獻(xiàn)只記述了鑿離堆即開(kāi)鑿寶瓶口的史實(shí)，而并未對(duì)渠首工程的其他兩大工程進(jìn)行記載。到了魏晉時(shí)期的渠首樞紐工程已經(jīng)具有類似于魚(yú)嘴的分水設(shè)施——堋堰。常璩《華陽(yáng)國(guó)志》記載：“冰乃壅江作堋，穿郫江、檢江、別支流雙過(guò)郡下，以行舟船?！避⊙咭云湮恢煤徒ㄖ母叩停c寶瓶口或其他河工設(shè)施共同發(fā)揮作用以節(jié)制和調(diào)整引水量。

到了唐代，都江堰工程已具有多級(jí)控制功能：低水期以分水堰為主，有導(dǎo)流堤起導(dǎo)流和壅水作用；汛期堤堰工程一經(jīng)沖毀，馬上發(fā)揮泄洪作用，與寶瓶口共同限制進(jìn)入川西平原的水量，組成了配合默契的樞紐工程。分水、導(dǎo)流、溢洪綜合功能的堤堰工程的出現(xiàn)，標(biāo)志著都江堰樞紐工程已經(jīng)進(jìn)入了成熟期。除了渠首工程，此時(shí)期干支渠系擴(kuò)延也較多，重開(kāi)了百丈堰，修復(fù)了通濟(jì)堰干渠120 km，將干渠擴(kuò)展至彭山、眉山，新開(kāi)官渠堰(即今東風(fēng)渠)前身，解玉溪縻栆堰等。

2.3 堰渠體系的穩(wěn)定期——宋代至清朝

《宋史·河渠志》記載，象鼻迎水端寬10尺(約3 m)，中寬150尺(約45 m)，后稍減為130尺(約41 m)；象鼻由7層竹籠堆筑，高約5.5 m。從象鼻分水處至離堆共長(zhǎng)250多丈(約750 m)。與今天都江堰渠首樞紐魚(yú)嘴的位置和魚(yú)嘴至離堆的長(zhǎng)度以及高度都基本相近。都江堰在宋代有4條主干渠，其分水位置及干渠經(jīng)行也與今天的可以一一對(duì)應(yīng)，宋代的都江堰與唐代有密切的繼承關(guān)系，也為元明清所沿襲。元代的文獻(xiàn)第一次出現(xiàn)“都江堰”之名，當(dāng)時(shí)都江堰特指魚(yú)嘴分水工程。明代，寶瓶口的名稱也在文獻(xiàn)中第一次被記載。清嘉慶前后都江魚(yú)嘴、飛沙堰、人字堤等工程名稱見(jiàn)諸文獻(xiàn)，并沿用至今。

此時(shí)期，都江堰干渠以下的渠系迅速覆蓋整個(gè)川西平原，特別是清初戰(zhàn)亂之后，隨著經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的恢復(fù)，支、斗、農(nóng)、毛渠系在平原上快速重生并擴(kuò)展。堰渠體系繼承性說(shuō)明了都江堰經(jīng)過(guò)上千年的演進(jìn)已經(jīng)穩(wěn)定。

2.4 堰渠體系的現(xiàn)代化時(shí)期——清朝末年至今

清末之后，都江堰受到新材料以及西方現(xiàn)代水利觀念的影響和沖擊。都江堰第一個(gè)現(xiàn)代水利規(guī)劃——1939年《都江堰治本計(jì)劃》指出：都江堰在傳統(tǒng)的工程建筑和結(jié)構(gòu)下水量調(diào)配是粗放的，想通過(guò)在渠首段取消魚(yú)嘴而在內(nèi)外江口建立大型節(jié)制閘永久工程，對(duì)灌區(qū)供水實(shí)行總的調(diào)節(jié)；渠首建閘后，平水槽、飛沙堰、人字堤等泄洪排沙設(shè)施廢除。這引起了很多爭(zhēng)議，李儀祉在《灌縣水利之商榷》一文中提到：“砂石有節(jié)制，始可以言改良都江堰本身工事，其舊有規(guī)則應(yīng)以不輕加改革為原則，以其有2 000余年之歷史，必有特優(yōu)之點(diǎn)也。所可改良者唯魚(yú)嘴堰堤之構(gòu)造及量水之法制而已”[2]。對(duì)渠首改造、工程新建必須慎重是當(dāng)時(shí)中外水利科學(xué)家的共識(shí)。

現(xiàn)代化后的都江堰，軟筑堰形制變?yōu)榱擞残沃疲瑐鹘y(tǒng)的竹籠工被現(xiàn)代的砌石和鋼筋混凝土所替代，都江堰渠系分水處多建現(xiàn)代化節(jié)制閘。

3 川西平原堰渠體系的獨(dú)特性歸納總結(jié)

3.1 獨(dú)特的無(wú)壩引水工程型制

黃萬(wàn)里《論都江堰的科學(xué)價(jià)值與發(fā)展前途》(1984年)“應(yīng)該遵守的不是那些古來(lái)制定的工程位置和尺度。那些只是表面上的現(xiàn)象，而應(yīng)該借鑒實(shí)質(zhì)性的內(nèi)涵，它們才是先賢啟示后世的治水法則?！?/p>

都江堰以無(wú)壩引水這一巧妙的工程型式，用最少的工程設(shè)施運(yùn)用了上千年而基本沒(méi)有大的改變。從可持續(xù)發(fā)展的理念上講無(wú)壩引水的水利型式有利于流域內(nèi)水資源的公平分配，長(zhǎng)久地維持岷江中下游河流的生態(tài)環(huán)境。

都江堰渠首樞紐工程的設(shè)計(jì)理念和建筑技術(shù)與現(xiàn)代的水利工程完全不是一回事，渠首的每處工程都對(duì)河道和沿岸地形、水文條件和水利特性給予了充分的尊重和利用，相互配合協(xié)調(diào)運(yùn)作組成了和諧完整的工程體系，而各工程設(shè)施功用又各有側(cè)重，共同決定了都江堰引水、排洪和排沙的能力。

3.2 天然河流與人工河流的合一

川西平原由于自古以來(lái)長(zhǎng)期的水利活動(dòng)，其河流已經(jīng)不太能夠嚴(yán)格區(qū)分出天然河流和人工渠道。這種天然河流和人工渠道的合二為一，使得整個(gè)川西平原的水系都可以進(jìn)行一定的人工調(diào)節(jié)，而這種調(diào)節(jié)又是真正建立在對(duì)自然客觀尊重的基礎(chǔ)之上。堰渠體系與川西平原的歷史，客觀地反映出水利與社會(huì)、社會(huì)與水利彼此的相互作用。

3.3 堰渠體系對(duì)川西平原產(chǎn)生了重大影響

3.3.1 對(duì)自然本底的影響

理水調(diào)氣：堰渠體系是對(duì)原生水系的梳理，干、支渠對(duì)天然枝狀水系的疏淘，斗、農(nóng)、毛渠的人工開(kāi)鑿修建改變了古蜀盆地地下水的分布，調(diào)節(jié)了河流水量四季的變化情況，由此改變了古蜀盆地原來(lái)的沼澤濕地生態(tài)本底，同時(shí)這種調(diào)節(jié)也改變了盆地的大氣循環(huán)狀況。

水土相生：堰渠體系的灌溉作用使得川西平原土壤擁有干濕交替的環(huán)境，從而形成了水稻土。堰渠體系的氣候、水土調(diào)節(jié)作用為川西平原農(nóng)耕提供了相對(duì)均質(zhì)化的生態(tài)環(huán)境，使得后來(lái)川西人居點(diǎn)能夠大量萌生。

3.3.2 對(duì)經(jīng)濟(jì)的影響

通過(guò)輸排水和灌溉作用，堰渠體系對(duì)川西平原的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生了重大影響。隨著堰渠體系的完善和網(wǎng)絡(luò)化，一方面農(nóng)田的單產(chǎn)得以提高，另一方面大多中低產(chǎn)田生產(chǎn)條件得到改善，灌區(qū)面積得以擴(kuò)大。

3.3.3 對(duì)社會(huì)的影響

都江堰是一項(xiàng)由政府主導(dǎo)的巨大而漫長(zhǎng)的工程，政府出資主持每年渠首工程、干支渠的歲修和疏淘，剩下的渠系末端工程多需要居民自行組織進(jìn)行修建和維護(hù)，由此而形成了川西平原民間許多關(guān)于水利的鄉(xiāng)規(guī)民約。在政府統(tǒng)一的水利制度下，農(nóng)戶不必為灌溉問(wèn)題結(jié)群而居，也不必結(jié)群而斗；在鄉(xiāng)規(guī)民約下，農(nóng)戶相互協(xié)作，共同承擔(dān)堰渠的修建和維護(hù)工作。在此過(guò)程中形成的地緣、業(yè)緣瓦解了小農(nóng)經(jīng)濟(jì)時(shí)代傳統(tǒng)村落以家族主導(dǎo)的血緣關(guān)系，形成了川西平原村鎮(zhèn)特有的地緣、業(yè)緣社會(huì)組織和結(jié)構(gòu)。

3.3.4 對(duì)文化的影響

獨(dú)特的江源文明是蜀文化的重要來(lái)源，水是蜀文化的根本精神。在堰渠體系的影響下，川西平原的人居環(huán)境與自然達(dá)到了共生共榮的狀態(tài)。堰渠體系深刻影響并形成了川西特色的道家文化，除此之外，堰渠體系還深刻影響了川西平原村鎮(zhèn)文化和民俗風(fēng)情。

3.3.5 對(duì)城鄉(xiāng)空間格局的影響

堰渠體系是川西平原的水本底，其對(duì)川西平原城鄉(xiāng)空間格局產(chǎn)生了重要影響。渠首工程建立以前，居民不停的遷徙，找到了大型村鎮(zhèn)的選址地——川西平原扇脊；渠首工程建立以后，堰渠體系的擴(kuò)張對(duì)村鎮(zhèn)體系的發(fā)展系統(tǒng)性的影響；現(xiàn)代水利工程，由順應(yīng)自然變?yōu)樘魬?zhàn)自然，一是擴(kuò)大了灌溉面積，二是把不適合耕作的區(qū)域也變成了農(nóng)田。不同層級(jí)的渠系對(duì)城鄉(xiāng)人居環(huán)境空間建設(shè)也產(chǎn)生了影響。

4 結(jié)束語(yǔ)

都江堰是迄今為止年代最久遠(yuǎn)、仍在發(fā)揮重要作用的古老水利工程之一，是以無(wú)壩引水和枝狀水系發(fā)育為特征的水利樞紐。該工程改變了古蜀盆地的沼澤濕地生態(tài)環(huán)境，造就了如今的“天府之國(guó)”——川西平原。都江堰渠首工程聞名中外，為世人所知，然而，都江堰水利工程的偉大性不只是由渠首工程鑄就的，散布于整個(gè)川西平原的干、支、斗、農(nóng)、毛渠系也是其不可或缺的有機(jī)組成部分，同樣發(fā)揮著重大作用。如果沒(méi)有渠系的輸水、配水和灌溉，渠首工程就無(wú)法發(fā)揮相應(yīng)的作用，只是一個(gè)“歷史遺跡”。正是各級(jí)堰渠調(diào)配著川西平原的“水資源”狀況，才使得都江堰水利工程兩千多年來(lái)依舊運(yùn)行。本文正是通過(guò)從城鄉(xiāng)規(guī)劃角度出發(fā)，深入解讀了其構(gòu)成、功用和發(fā)展歷程，說(shuō)明了都江堰水利工程的科學(xué)性和獨(dú)特性。

[1] 譚徐明.都江堰史[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2009

[2] 李儀祉,張任.視察四川灌縣水利及川江航道報(bào)告(1937年)[C]//李儀祉水利論著選集.水利水電出版社,1988

[3] 成都市地方志編撰委員會(huì).成都市志·水利志[M].成都:四川辭書(shū)出版社,2001

[4] 張蓉.先秦五代成都古城形態(tài)變遷研究[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2010

[5] 許蓉生.水與成都——成都城市水文化[M].成都:四川出版集團(tuán)巴蜀書(shū)社,2006

[6] 王昌全,李冰.成都平原土壤質(zhì)量研究[M].北京:科學(xué)出版社,2012