2008年1月24日星期四

常青都江堰:令多少现代水利工程汗颜(图)

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这是都江堰管理局的办公大楼。都江堰建堰2260周年学术研讨会就是在这里召开,来自国内外的100余位水利专家和学者齐聚在此,共同为古堰贺寿,并就水利工程建设与管理、水资源科学配置等议题进行学术交流与演讨。

记者侯大伟 杨三军 实习记者 薛丹

今年是都江堰建堰2260周年。作为一个2千多年前建造的水利工程,它没有多少先进的技术含量,也没有看上去令人惊叹不已的雄伟大坝,但是它却造就了一个“水旱从人,不知饥馑,时无荒年”的天府之国,并在2千多年间一直滋养着她。

千年都江堰,承载着千年的神秘和天府之国千年的风调雨顺。这不能不令那些设计年限不过几百年、还常常给我们制造麻烦的现代水利工程汗颜。

小小一座都江堰造就天府数千年

倘佯在成都繁华的街头,谁也难以想象得出,这个被称为“天府之国”的地方曾经竟然是个“人或成鱼鳖”(出自李白《蜀道难》)的水旱灾害严重的地方。

李殿魁(黄河研究会高级技术顾问):岷江对整个成都来说,是地道的地上悬江,而且悬得十分厉害。在古代,每当岷江洪水泛滥,成都平原就是一片汪洋;一遇旱灾,又是赤地千里,颗粒无收。岷江水患长期祸及西川,鲸吞良田,侵扰民生,成为古蜀国生存发展的一个障碍。

战国末期,秦任李冰为蜀郡守(即四川地方官)。李冰上任后,带领当地百姓经过8年努力建成都江堰。2000多年前,太史公司马迁在《史记》中评价这一历史事件时说:“都江堰建成,使成都平原水旱从人,不知饥馑,时无荒年,天下谓之天府也。”

赵文谦(四川省水利学会理事长、四川大学水电学院教授):可以说,没有都江堰,就没有天府之国,它是四川,特别是成都市的命根子。

由于都江堰惠泽了成都平原的千里沃野,此后的中国历代王朝都把天府之国与江南富庶之地当作天下两大粮仓,向来重视有加,均设置了专门的堰官以管理都江堰。据史料记载,三国时期,占据西南的蜀汉王朝甚至“以此堰为农本,国之所资,并征丁千二百人主护之”。

今天的都江堰还在为四川8个市、42个县的3000多万人提供着生活、生产和生态用水,灌溉面积达1010万亩。四川省最重要的城市,如省会成都市、电子城绵阳市、重工业基地德阳市都位于其灌区之内;全省经济十强县中,亦有8个在其灌区。

陈文光(四川省副省长):都江堰灌区是四川省工农业生产最发达、经济最繁荣的地区,其灌区的保灌面积已达到全省总数的30%,人口占全省总数的27.5%,粮食总产量占全省的28.3%,工业总产值占全省44.6%,农业总产值占全省的30%。都江堰已经从一个单纯的以防洪、灌溉为主的水利工程发展成为农业生产、工业生产、城市供水兼及防洪、发电、水产、旅游等多目标综合服务的特大型水利工程。

专家破解都江堰常青迷团

今天的都江堰已经2260岁了,是世界最古老的水利工程。而更令人惊叹的是,它至今还在发挥着一个水利工程的作用,这不能不被称为世界水利史上的奇迹。

世界水利学界公认,清除泥沙和防御洪水,是水利工程的两大技术难题,因此许多水利工程的寿命只有几十年。远在两千多年前的蜀郡守李冰,是怎样解决这样难题的呢?

李可可(武汉大学水利水电学院副教授):古往今来,一切水利工程,归根结底,不外乎为控制、调度水沙,水利工程的成败得失皆取决于此。

记者在都江堰看到,它没有众多水利工程所常见的雄伟大坝,只有一个酷似鱼一样的大堤纵卧江中,这条堤就被称为“金刚堤”。堤的头部就是都江堰的鱼嘴;中后部是一个低矮的斜坡,叫飞沙堰;尾部是两山之间狭窄的进水口,形似瓶口,叫宝瓶口。这三个部分也就是都江堰渠首的三大主体工程。据专家们介绍,都江堰渠首的这三大主体工程,均具有无坝引水和天然排沙、泄洪的三大功能。

黎沛虹(武汉大学水利水电学院教授):在我国著名的古代水利工程中,有相当一部分是因为对泥沙问题的处理不当或失效,使工程最终毁于泥沙的淤积,尤其是黄河流域的水利工程更是如此。都江堰工程长盛不衰的重要原因之一,就是它有效地处理了泥沙问题。

专家们介绍,都江堰鱼嘴将岷江一分为二,切成内外二江,由于内江略低于外江,枯水期时水往低处流,大部分岷江水进入内江;由于外江较内江宽,洪水季节,洪水顺水势大部流入外江。同时,弯道环流又使挟带大量泥沙的底层水,跑向外江;内江由于弯道长,流速相对慢,流进的则是含沙量少的表层水。鱼嘴充分起到了“正面取水、侧面排沙”和“分四六、平潦旱”的理想作用。

宝瓶口是内江水进入整个灌区的“咽喉”。由于面山而凿,加之精确计算的宽度、深度,当内江流量较大时,洪水就通不过狭窄的宝瓶口,多余的岷江之水则被拒之门外,迅速回流。这种“有口无闸”的宝瓶口,使成都平原免受洪水之灾。

内江经鱼嘴到宝瓶口之间,便是飞沙堰。由于飞沙堰只高出内江江底2米,宽240米,只要内江水的深度在两米以内,刚好全部进入宝瓶口确保灌溉。更妙的是,飞沙堰刚好在内江进入宝瓶口的急转弯处,内江洪水越大,冲在山脚陡岸上所产生的回流越强,被托起的泥沙、卵石便被奇迹般地从飞沙堰抛出去,进入外江。

岷江上游每年要带下400万至600万立方米沙石,经过这三大工程的排洪排沙之后,进入宝瓶口的沙石,已经很少。专家测算,只有15%左右。

封光寅(长江水利委员会汉江水文水资源勘测局高级工程师):为解决15%这最后一道难题,李冰当初确立了“岁修”一年一度从不间断的渠首工程维修制度,所遵循的原则是“深淘滩,低作堰”。深淘滩指岁修时要淘除飞沙堰坝前易淤积的沙石,以保证宝瓶口正常进水。低作堰,指每年整修飞沙堰时,不宜把堰顶筑得太高,高了不利泄洪排沙,低了则宝瓶口的进水不够。这两者相辅相成,科学地解决了引水和泄洪排沙的关键问题。

2千多年,都江堰证明了什么?

很久以来,有关于各种现代水利工程的争议总不时见诸于报端:三峡工程从论证到开工经历了70多年的争论,这些争论还未因工程开工而停止;紫坪铺水库建设也是在国内外一片反对之声中开工的,但其配套工程反调节杨柳胡水库工程因迫于舆论的压力一直没能上马;美国缅因州的Edwards坝在工作了162年后,还是被大坝的反对者说服当局而拆除,原因是该坝破坏了大西洋某物种的生存环境。

专家们认为,从本质上说,这些争论都是环保主义者从环境的角度向现代科技提出的挑战。而事实上,这些挑战却并非是杞人忧天、空穴来风。

近些年来,美国发生了一系列垮坝事件,仅在1999-2000年的两年间就发生了70例;上个世纪30年代,美国人建造了巨大的胡佛水坝和坝后的米德湖水库,然而水库建成不久的三年间,当地居民在这个历史上没有地震的地区经历了数百次小地震;40年前,印度人修建了弋伊纳水库以向孟买及其周边地区提供充足的水源,但建成的一年之后,因水库储水的重量使下面的岩层内应力升高,地震便开始在这个历史上无地震的区域频繁发生,并于1967年12月10日,造成177人丧命、2300余人受伤的惨剧。

面对着这些使用年限仅几十年或上百年的现代水利工程给人制造的麻烦,都江堰的2260周年的光辉灌溉史如何不令人心动。

李可可:都江堰工程延绵二千余年,不仅没有对岷江河道、枢纽所在的周边地区、以及灌区内产生任何生态与环境的负面效应,反而促进了整个成都平原生态效益、环境效益、社会效益和经济效益的进一步提高与协调发展。并由于灌区面积的连续增加,由此而带来的“绿洲效应”不断强化,使整个成都平原的生态环境保持良好的状态。

李殿魁:由于水的流动性、可视性和实践性,水利工程决策正确与否,很快就会得到验证。决策正确的水利工程既要符合自然规律,又要符合社会经济发展的需要。都江堰就是将这两者统一的典范。

都江堰工程既没有拦断岷江的大坝,也没有取水调水的控制闸门,在无任何人为干预(如开闸、引水、泄洪等)的情况下,能够自动地、自如地调配水量:枯水季节有足够的水量进入灌区,洪水季节又能将多余的水量排到外江,使灌区内“水旱从人,时无荒年”。

李可可:这一切正体现了都江堰建造者的智慧,既不破坏和试图超越自然、又能让自然界为人类的经济繁荣与社会进步服务,让人与自然和谐的发展,这正是中国传统文化当中“天人合一”的观念的体现。

黎沛虹:没有与自然和谐发展的观念,人类必然会得到自然界的惩罚。一个典型的例子是埃及的阿斯旺水坝。当时它也是为发电和灌溉的目的而兴建的,可是由于设计者们没有考虑到尼罗河谷中的诸多环境因素与生态关系,工程建成后,导致了被灌溉农田的盐碱化和土地贫瘠;河口三角洲海岸被侵蚀;纳塞尔湖的水面蒸发造成水资源的严重损失;库尾河段泥沙淤积;水库诱发地震;下游水草问题及由此引起的血吸虫病的传播;甚至东地中海的整个生态都受到了它的影响,如沙丁鱼数量的骤然下降等。

阿斯旺水坝的失败之处,不仅仅是水利工程某些技术的失败,或者是现代科学技术对环境造成巨大影响的一个表现,它应该促进人们去反省现代文化(文明)所隐含的种种危机,关注人类的共同命运。

李殿魁:从某种意义上讲,读懂了都江堰,对领导来说,就取得了领导水利工作的主动权;对水利科技工作者来说,就掌握了提高工程设计水平的客观标准。


国际灌排水委员会主席阿卜杜拉在接受四川当地媒体采访时说:“都江堰给我留下的印象太深刻了,它体现了人与自然、人与水和谐发展的精髓,这在倡导可持续发展的今天尤为可贵。”




都江堰内外江和金刚堤的示意图。

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