都江堰水利工程原理是什么
公元前256年，戰(zhàn)國時(shí)期秦國蜀郡太守李冰率眾修建的都江堰水利工程，位于四川 成都平原西部都江堰市西側(cè)的岷江上，距成都56公里。下面學(xué)習(xí)啦小編給大家說說都江堰水利工程原理是什么，供大家閱讀!
都江堰水利工程原理是什么
首先，李冰和他的兒子二郎沿岷江兩岸進(jìn)行實(shí)地考察，弄清了水情、地勢等情況，制定了治理岷江的規(guī)劃方案。鑒于玉壘山阻礙江水東流，常造成東旱西澇.李冰決定鑿穿玉山，把水引向東邊。
于是李冰就組織了上萬民工，鑿石開山，打響了都江堰工程的頭一炮。因?yàn)樯绞瘓?jiān)硬，開始工程進(jìn)度很慢。李冰聽取了民工的建議，先在巖石上開些溝槽，放上柴草，點(diǎn)火燃燒，使巖石爆裂，這樣就加快了開鑿進(jìn)度，終于把玉壘山鑿開了一個(gè)20米寬的口子，人們稱它為“寶瓶口”。被分開的玉壘山的末端山頭形狀像大石堆，后人把它稱作“離堆”。
為了使岷江的水能夠東流，除了開鑿寶瓶口以外，李冰還采取了在江心中構(gòu)筑分水堰的辦法，把江水分成兩支，逼使其中一支流進(jìn)寶瓶口。
在修筑分水堰的過程中，開始采用在江心拋石筑堰的辦法，但是筑起的石堰接連幾次都被洪水沖垮了，沒有成功。李冰毫不灰心。他看到岷山盛產(chǎn)大竹，并且受到當(dāng)?shù)厝擞弥褡由w房子、編竹籠盛東西的啟示，于是就讓竹工編成長3丈、寬2尺的大竹籠，裝滿鵝卵石，然后一個(gè)一個(gè)地沉入江底，終于戰(zhàn)勝了湍急的江水，筑成了分水大堤。大堤前端形狀像魚頭，因此取名叫“魚嘴”。都江堰“魚嘴”迎向岷江上游，把洶涌而來的江水分成東、西兩股。西股的叫外江，是岷江的正流;東股的叫內(nèi)江，是灌溉渠系的總干渠，渠首就是寶瓶口，流經(jīng)寶瓶口再分成許多大小溝渠河道，組成一個(gè)縱橫交錯(cuò)的扇形水網(wǎng)，灌溉成都平原的千里農(nóng)田。
分水堰兩側(cè)壘砌大卵石護(hù)堤，靠內(nèi)江一側(cè)的叫內(nèi)金剛堤，外江一側(cè)的叫外金剛堤，稱“金堤”。分水堰建成以后，內(nèi)江灌溉的成都平原就很少有水旱災(zāi)害了。為了進(jìn)一步控制流入寶瓶口的水量，在魚嘴分水堤的尾部，又修建了分洪用的平水槽和“飛沙堰”溢洪道。飛沙堰也是用大竹籠裝卵石堆筑的，堰頂做剄高度適宜。當(dāng)內(nèi)江水位過高的時(shí)候，洪水就經(jīng)由平水槽漫過飛沙堰流人外江，以保障內(nèi)江灌溉區(qū)免遭水淹。同時(shí)，由于漫過飛沙堰流入外江的水流的漩渦作用，有效地減少了泥沙在寶瓶口前后的沉積。
都江魚嘴的分水量有一定的比例。春耕季節(jié)，內(nèi)江水量大約占六成，外江水量大約占四成。洪水季節(jié)，內(nèi)江超過灌溉所需的水量，由飛沙堰自行溢出。
寶瓶口是節(jié)制內(nèi)江水量的大門，為了控制內(nèi)江流量李冰父予制作石人立在江中，作為觀測水位的標(biāo)尺，要求水位必須維持在石人的肩部以下和腳面以上，所謂“水竭不至足，水盛不沒肩。”現(xiàn)在寶瓶口左側(cè)有水尺，一共22畫，每畫相距約一市尺，水深處于11畫時(shí)，水量已足夠灌溉區(qū)使用，水深處于13-14畫時(shí)，表明超過需要了，水就漫過飛沙堰流入外江。
李冰還做了石犀，埋在內(nèi)江中，作為一年一度修堰時(shí)淘挖泥沙的深度標(biāo)準(zhǔn)。李冰制定的原則是“深淘灘，低筑堰”。“深淘灘”是說淘挖淤積在江底的泥沙要深些，以免內(nèi)江水量過小，不夠灌溉用;低筑堰是說飛沙堰的堰頂不可修筑太高，以免洪水季節(jié)泄洪不暢，危害成都平原。后人把這六個(gè)字刻在二王廟的石壁上，非常醒目。
二王廟是為紀(jì)念李冰父子而建的，在內(nèi)江東岸。歲修的方法是：每年水量最小的霜降時(shí)節(jié)，在都江魚嘴西側(cè)，用榪槎(就是馬扎)在外江截流，使江水全部流入內(nèi)江，然后淘挖外江，以及外江各灌溉渠道淤積的泥沙。到第二年立春前后，外江已歲修完畢，這時(shí)把榪槎移到內(nèi)江，讓江水流入外江，然后再淘挖內(nèi)江河槽，進(jìn)行平水槽和飛沙堰的歲修工程。清明節(jié)前、內(nèi)江歲修完畢，撤除榪槎，開始放水灌溉。過去，每到這時(shí)候，都要舉行盛大的傳統(tǒng)放水儀式。成千上萬的人民群眾聚集在江邁觀看放水的盛況，歡慶征服自然的勝利，同時(shí)也表達(dá)對李冰父子修堰治水的紀(jì)念。
都江堰水利工程構(gòu)成
都江堰渠首樞紐主要由魚嘴、飛沙堰、寶瓶口三大主體工程構(gòu)成。三者有機(jī)配合，相互制約，協(xié)調(diào)運(yùn)行，引水灌田，分洪減災(zāi)，具有“分四六，平潦旱”的功效。
魚嘴分水堤
“魚嘴”是都江堰的分水工程，因其形如魚嘴而得名，位于岷江江心，把岷江分成內(nèi)外二江。西邊叫外江，俗稱“金馬河”，是岷江正流，主要用于排洪;東邊沿山腳的叫內(nèi)江，是人工引水渠道，主要用于灌溉。
飛沙堰
“泄洪道”具有泄洪排沙的顯著功能，故又叫它“飛沙堰”。 飛沙堰是都江堰三大組成部分之一，看上去十分平凡，其實(shí)它的功用非常之大，可以說是確保成都平原不受水災(zāi)的關(guān)鍵要害。 飛沙堰的作用主要是當(dāng)內(nèi)江的水量超過寶瓶口流量上限時(shí)，多余的水便從飛沙堰自行溢出;如遇特大洪水的非常情況，它還會(huì)自行潰堤，讓大量江水回歸岷江正流。另一作用是“飛沙”，岷江從萬 山叢中急馳而來，挾著大量泥沙，石塊，如果讓它們順內(nèi)江而下，就會(huì)淤塞寶瓶口和灌區(qū)。 古時(shí)飛沙堰，是用竹籠卵石堆砌的臨時(shí)工程;如今已改用混凝土澆鑄，以保一勞永逸的功效。自動(dòng)泄洪，使多余的內(nèi)江的水排入外江正流使內(nèi)江不受洪災(zāi)。
寶瓶口
寶瓶口起“節(jié)制閘”作用，是前山(今名灌口山、玉壘山)伸向岷江的長脊上鑿開的一個(gè)口子，是人工鑿成控制內(nèi)江進(jìn)水的咽喉，因它形似瓶口而功能奇持，故名寶瓶口。留在寶瓶口右邊的山丘，因與其山體相離，故名離堆。離堆在開鑿寶瓶口以前，是湔山虎頭巖的一部分。由于寶瓶口自然景觀瑰麗，有“離堆鎖峽”之稱，屬歷史上著名的“灌陽十景”之一。
自行調(diào)控的節(jié)制閘，是自流灌溉渠系的總開關(guān)岷江是長江上游的一條較大的支流，發(fā)源于四川北部高山地區(qū)。每當(dāng)春夏山洪暴發(fā)之時(shí)，江水奔騰而下，從灌縣進(jìn)入成都平原，由于河道狹窄，古時(shí)常常引起洪災(zāi)，洪水一退，又是沙石千里。灌縣岷江東岸的玉壘山又阻礙江水東流，造成東旱西澇。
秦昭襄王五十一年(公元前256年)，李冰任蜀郡太守(太守相當(dāng)于專員，或大于專員，小于)，他為民造福，排除洪災(zāi)之患，主持修建了著名的都江堰水利工程。都江堰的主體工程是將岷江水流分成兩條，其中一條水流引入成都平原，這樣既可以分洪減災(zāi)，又達(dá)到了引水灌田、變害為利。為此，李冰在其子二郎的協(xié)助下，邀集有治水經(jīng)驗(yàn)的農(nóng)民，對岷水東流的地形和水。
經(jīng)過實(shí)地勘察，李冰決心鑿穿玉壘山引水。在無火藥(火藥發(fā)明于東漢時(shí)期，即公元25年至220年間)不能爆破的情況下，他以火燒石，使巖石爆裂(熱脹冷縮的原理)，大大加快了工程進(jìn)度，終于在玉壘山鑿出了一個(gè)寬20公尺，高40公尺，長80公尺的山口。(低水位每秒流速3公尺，高水位每秒流速6公尺)因形狀酷似瓶口，故取名“寶瓶口”，把開鑿玉壘山分離的石堆叫“離堆”。
寶瓶口引水工程完成后，雖然起到了分流和灌溉的作用，但因江東地勢較高，江水難以流入寶瓶口，李冰父子率眾又在離玉壘山不遠(yuǎn)的岷江上游和江心筑分水堰，用裝滿卵石的大竹籠放在江心堆成一個(gè)狹長的小島，形如魚嘴，岷江流經(jīng)魚嘴，被分為內(nèi)外兩江。外江仍循原流，內(nèi)江經(jīng)人工造渠，通過寶瓶口流入成都平原。
為了進(jìn)一步起到分洪和減災(zāi)的作用，在分水堰與離堆之間，又修建了一條長200公尺的溢洪道流入外江，以保證內(nèi)江無災(zāi)害，溢洪道前修有彎道，江水形成環(huán)流，江水超過堰頂時(shí)洪水中夾帶的泥石便流入到外江，這樣便不會(huì)淤塞內(nèi)江和寶瓶口水道，故取名“飛沙堰”。飛沙堰的設(shè)計(jì)運(yùn)用了回旋流的理論。
為了觀測和控制內(nèi)江水量，又雕刻了三個(gè)石樁人像，放于水中，讓人們知道“枯水(低水位)不淹足，洪水(高水位)不過肩”。還鑿制石馬置于江心，以此作為每年最小水量時(shí)淘灘的標(biāo)準(zhǔn)。
都江堰截流
2002年11月13日上午11時(shí)25分，備受矚目的都江堰內(nèi)江古法截流成功。都江堰內(nèi)江段首次“整容大手術(shù)”正式拉開序幕。
都江堰此次截流仍采用了已有千年歷史的傳統(tǒng)工藝，以榪槎、竹籠、碗兒兜等為工具。榪槎的構(gòu)造為一木三足架，以許多三足架連接成排列，上邊滿裝上卵石泥土，在魚嘴構(gòu)成一完美的擋水壩。碗兒兜為裝滿卵石德竹筐。這種古老的截流方式可就地取材、使用靈活、功效頗高，而費(fèi)用僅為現(xiàn)代化拋石圍堰截流的1/3。都江堰灌區(qū)內(nèi)江段已經(jīng)10年未斷流，內(nèi)江總干道河段存在一定的淤積，沿岸大量渠道及供水設(shè)施陳舊，已影響到寶瓶口引水，需要清淤維修。
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