第四十一章 都江堰 (第2/2页)

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    鱼嘴工程就是金刚堤的堤首。堤首破开江水，是金刚堤中受江水冲刷最强的部位。为了加强堤首抗冲刷能力，古时候用大条石将堤首垒砌三角形。远远望去在奔腾的江水中其象逆流而上的鱼嘴，故而得名。

    鱼嘴——金刚堤分流体系效果如何呢？

    凹岸深，凸岸浅。枯水季节，水位降低，靠凹岸截面比例增大；洪水季节，水位上升，靠凹岸截面比例减小。内江枯水季节比例高，洪水季节比例低。都江堰的鱼嘴就具有大致倒“四六”分水的功能。即枯水季节6：4，洪水季节4：6。实现了内江流量的相对稳定。

    洪水季节鱼嘴流入内江的水仅为40％，由于含沙量降低一半，二者乘积内江携沙比例不到20%，简称为四六分水，二八分沙。

    “真巧妙。李冰怎么知道鱼嘴改建在哪呢？”张鹏问。

    问得好！下层水流转向，向下走，形成漩涡。到了对岸，形成上涌。漩涡和上涌的连线就是下层水流的水道。只要将鱼嘴建在连线之下，就可让过下层水流，截住上层水流。

    原理虽然简单，但运行起来还是有问题。河床稳定了，河道——下层高速水流通道不稳定，由于侧向加积河道逐年向下游迁移。其结果是下层水流对鱼嘴的冲击逐年增强，导致下部被掏空，而坍塌。

    怎么解决这个问题呢？

    河道复原。在枯水季节将新沉积物挖走，恢复河道原来面貌。具体cao作就是：遇弯截角、逢正抽芯。

    侧向加积加大了河道的弯曲度，截角使弯曲度降低。沉积使河道变浅，逢正抽芯，使得河道变深。从而保证高速的下层水流在鱼嘴前面通过。

    后来的官员不懂河流弯流作用，不知道遇弯截角、逢正抽芯说的是什么，没有每年恢复河道。为了鱼嘴不被冲毁，想方设法加固鱼嘴。用条石建设鱼嘴，用铁牛镇之。结果连铁牛也滚落到滔滔江水之中。

    “现在怎么样了？”钱多多急切地问。

    解决了。不过不是李冰的办法，而是材料科学进步。用水泥固结鱼嘴的地基，让下层水流侵蚀速率大大降低，好多年维护一次就够了。比每年遇弯截角、逢正抽芯，工作量小多了，也简单多了。

    接下来我们一起研究飞沙堰－宝瓶口分流体系。

    飞沙堰－宝瓶口分流体系实际是一个加强版的弯流作用。在金刚堤上开一个口子，上游为金刚堤，下游为人字堤，中间修一个矮坝——飞沙堰。让内江的水通过飞沙堰，与外江水汇合。由于飞沙堰低，内江两侧存在水位差，流量越大，水位差越大，弯流作用越强，漩涡直径越大，速度越高。排沙效果越好。

    任何事物有利的一面，就有弊的一面。高速漩涡排沙效果提高了，对河岸的侵蚀也增强了。李冰怎么解决这个问题呢？

    玉垒山的虎头岩是石英岩——一种硅质胶结非常好的石英砂岩，石英硬度8，耐磨。2千年大漩涡的侵蚀也不过凹进去10米。李冰在虎头岩斜下方建飞沙堰，漩涡位置就定在虎头岩下。

    在虎头岩下劈开山体，挖一条引水渠，被引水渠分离的山体称之为离堆。引水口渠截面形状像个花瓶，所以称引水口为宝瓶口。宝瓶口宽20米、高40米、长80米。

    虎头岩下急速旋转的大漩涡将泥沙吸入，下潜至对岸在飞沙堰上涌，将沙石抛向外江。宝瓶口是相对静水区。排沙的效率由上、下层水流的速度差决定，速度差越大，排沙效果越好，飞沙堰分流体系上、下层水流的速度差比鱼嘴分流体系上、下层水流的速度差大得多，排沙效果也好得多，从宝瓶口引向成都平原的水就变成清水。

    宝瓶口下大，上小，水位提高，水量增加不大。进入成都平原的流量是稳定的。

    “神奇！”夏燕说。

    的确神奇。李冰留下的维护方法也很简单，“深掏滩、低作堰”。

    深掏滩：枯水期水道都会淤积，为了保持水道不变，掏滩到见卧铁就恢复水道的原样，从而让江水千年沿一个方向冲向虎头岩。

    低作堰：飞沙堰越低，内江两侧水位差越大，虎头岩下漩涡越急，排沙效果越好。飞沙堰越低，宝瓶口的水位越低，引水量越小。这是一对矛盾。李冰认为主要矛盾是排沙，适当低点更好。

    “太神奇了！我们可以再造一个吗？”

    道可道，非常道。条件变了，方法也应该随之改变。

    第一，都江堰的建造需要特定的地质条件。条件不具备，不能建。都江堰的地质条件世所罕见，但不是独一无二的。可以再造。

    第二，现代科技发达了。材料和装备已经今非昔比，已经不需要那么费尽心机建都江堰了，直接硬来建大坝就可以了。建大坝虽然贵得多，但水的利用率更高，经济上更划算。

    “唉，真遗憾。”同学们说。

    “虽然都江堰不用建了，但是这堂课还是非常有意义的。因势利导思考问题的方法在各行各业都可以借鉴，不论工程设计还是思想工作，大家将受益终身。谢师祖教诲！”张校长说完起立长鞠。

    “谢师祖教诲！”同学们这次没有笑，都起立长鞠致谢。