生态水利学

生态水利学——都江堰小组成员：余明伟2013101329蒋聪2013101313马义然2012801015何人深2013101304邵立男2013101305袁明智2013101331袁子健2013162120陈玮2013101327都江堰都江堰水利工程位于四川省都江堰市城西，是全世界至今为止，年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程。它以灌溉为主，兼有防洪、航运等作用。该工程建于公元前256年秦昭襄王时期，迄今已有2260多年的历史了。2000年11月青城山、都江堰被联合国教科文组织遗产委员会列入《世界遗产名录》。都江堰都江堰在我国水利建筑史上有以下明显特点：（1）都江堰采取无坝引水方式，实现了排、灌两便，在中国乃至世界水利建设史上都是独具特色的；（2）都江堰灌区面积两千多年来有增无减，在中国古代水利建设史上是绝无仅有的；（3）都江堰较好地解决了排沙保堰难题；（4）都江堰水利工程已经初步形成了制度化的工程管理维修机制。三大主体工程鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口是都江堰渠首的三大主体工程，在一般人看来可能会觉得平平常常、简简单单，殊不知其中蕴藏着极其巨大的科学价值，它内含的系统工程学、流体力学等，在今天仍然是处在当代科技的前沿，普遍受到推祟和运用，然而这些科学原理，早在二千多年前的都江堰水利工程中就已被运用于实践了。这是中华古代文明的象征，这是我们炎黄子孙的骄傲。鱼嘴分水堤鱼嘴是都江堰的分水工程，因其形如鱼嘴而得名，它昂头于岷江江心，把岷江分成内外二江。西边叫外江，俗称金马河，是岷江正流，主要用于排洪；东边沿山脚的叫内江，是人工引水渠道，主要用于灌溉。分四六，平潦旱是指鱼嘴这一天然调节分流比例的功能。春天，岷江水流量小；灌区正值春耕，需要灌溉，这时岷江主流直入内江，水量约占六成，外江约占四成，以保证灌溉用水；洪水季节，二者比例又自动颠倒过来，内江四成，外江六成，使灌区不受水潦灾害。飞沙堰溢洪道飞沙堰，位于鱼嘴分水堤和宝瓶口的连接部位，是一座堰顶高出河床仅2米的低堰。当内江水量过大时，洪水会就会翻越飞沙堰，自动进入溢洪道，由外江排走。另外，根据弯道环流原理，江水中的泥沙被冲往凸岸，越过飞沙堰进入外江，飞沙堰的名称也正是由此而来。三次排沙第一次排沙在渠首分流处，由于内江处在凹岸，外江处在凸岸，根据这种弯道的水流规律，表层水流向凹岸，底层水流向凸岸，因此随着洪水冲下来的沙石，大部分随底层水冲到了外江，小部分流到内江，实现了第一次排沙。这就叫做“凹岸引水，凸岸排沙”。第二次排沙利用内江北岸伸向江心的“虎头岩”的“支水向南”的作用，把流到内江的泥沙逼向位于分水堤尾部的飞沙堰排走，实现第二次排沙，这叫做“正面引水，侧面排沙”。第三次排沙江水中还有的部分泥沙就利用离堆对江水的顶托和宝瓶口的束水作用，形成横向漩流，将泥沙回旋到飞沙堰排走，实现了第三次排沙。宝瓶口进水口宝瓶口是玉垒山伸向岷江的长脊上凿开的一个口子，它是人工凿成控制内江进水的咽喉。留在宝瓶口右边的山丘，因与其山体相离，故名离堆。宝瓶口宽度和底高都有极严格的控制，古人在岩壁上刻了几十条分划，取名水则，那是我国最早的水位标尺。其他附属设施百丈堤金刚堤平水槽人字堤百丈堤百丈堤，位于岷江左岸，上起观音岩，下至内江河口上游，因长百丈而名。用竹笼装卵石筑成。百丈堤的作用是使鱼嘴上游岷江左边的凹岸变成直岸，使江水顺流，以利鱼嘴分水和排沙。洪水期，使主流指向外江，减轻洪水对鱼嘴的冲力;枯水期，使主流指向内江，使内江取水量得到保证。金刚堤金刚堤，上起鱼嘴，下至飞沙堰，靠内江的一侧叫内金刚堤，靠外江的一侧叫外金刚堤。《水经注》已有“金堤”之称，说明金刚堤的历史相当悠久。其作用是保护鱼嘴，保证内、外江分流。平水槽平水槽，位于分水鱼嘴和飞沙堰之间，是内江的头道旁侧溢流堰。其作用一方面是溢洪，另一方面能使内江中段保持一个较低的水位，这个水位与鱼嘴水位之间的落差又产生较高的流速，对飞沙堰排沙有利。人字堤人字堤，位于飞沙堰与离堆间，因堤形如“人”字而得名。作用是护岸兼溢流，是内江的第三道旁侧溢洪道，与宝瓶口、离堆和飞沙堰配合运行，控制内江的洪水量。都江堰的可持续发展古代的都江堰，内、外两江灌溉总面积为300余万亩(古代每亩合今亩五分二厘，相当于今亩156万余亩)，至解放前夕，灌溉面积为200余万亩(今亩)，比古代略有发展。解放以后，经过大力整治扩建，现灌溉面积已扩大到1026万亩，同时都江堰引水还保证了成都平原的工业发展用水和数千万人民的生活用水。经过50多年的建设和发展，都江堰除了灌溉农田之外，还担负着灌区内城镇供水、防洪、发电、水产、种植、旅游、生态、环保等多目标综合服务。生态与水利的和谐发展因高卑之宜，驱自行之势以尽水利而富国饶人，自古有焉；若夫西门起邺，郑国行秦，李冰在蜀，信臣治穰，皆此道也。——东汉蔡邕《京兆樊惠渠颂》岷江上游水量减少据有关资料显示，自上世纪后半期以来，岷江上游生态环境呈不断恶化趋势。森林被大片砍伐，植被遭到严重破坏，岷江沿岸水土流失严重，甚至不时有大规模山体滑坡入河的报道。岷江来水量有逐年下降的趋势，20世纪50年代岷江来水量为年均15615亿立方米，70～80年代减少到年均14216亿立方米，90年代减少为年均13218亿立方米，而水中沙石含量却有逐年上升的趋势，岷江已经不是一条生态安全系数很高的河流。如果听任这种情况发展下去，一旦上游的松土沙石被特大洪水裹挟至都江堰，超过了飞沙堰的飞沙能力，在都江堰造成大量堆积，导致河道淤塞，对成都平原构成的威胁将是灾难性的。应对措施对于都江堰流域，开源和节水仍是主要途径，保护天然植被，实行退耕还林(草)工程，重建岷江上游，建造大型蓄水工程，节约用水，提高水资源利用率，严格控制工农业污染。此外，为了满足工业、生活和环保用水大幅度增加的需要，必须进行水资源开发的研究。目前的设想主要有合理利用地下水资源、人工降雨、协调利用临近沱江等流域的水资源。社会发展与水利息息相关水运系乎国运，水运也催兴国运。社会的稳定和发展促进了对都江堰的保护和发展;都江堰的完善和发展，又为社会的稳定和发展提供了保障，这是历史的辩证法。都江堰经久不衰的奥秘之一，就在于它能够依据这一历史法则，在不断地适应社会变革与发展中，与时俱进地发展自己。