早在战国时期，秦王嬴政之所以能统领当时世界上最为庞大的百万军团，平诸侯、扫六国、统一中国，其中一个极其重要的原因就是有都江堰浇灌的成都平原，有这个作为秦国富饶的大后方、大粮仓。都江堰是战国时期秦国修建的，两千多年前，秦国怎么会想到在连绵险峻的秦岭之南、千里之外的蜀国之地，修筑一个前所未有的水利工程呢？为什么同时代的各种工程中，唯有它两千年来仍能发挥作用呢？为什么当年的秦军能够战无不胜、攻无不克，能够与民风强悍、骁勇善战的赵人一仗打上三年，能够对地大物博、人口众多的楚国展开举国之战，一个重要的原因，就是秦国有富饶的关中平原和成都平原，拥有源源不断的粮食。然而，古代的成都平原并不是一个让人垂涎三尺的“天府之国”，而是一个水旱灾害十分严重的地方。当年刀兵蜂起、战乱频仍，饱受战乱之苦的人民，渴望中国尽快统一。此时，经过商鞅变法改革的秦国一时名君贤相辈出，国势日盛。他们正确认识到巴、蜀在统一中国过程中特殊的战略地位，“得蜀则得楚，楚亡则天下并矣”。在这一历史大背景下，战国末期秦昭王委任知天文、识地理、隐居岷峨的李冰为蜀郡太守。李冰上任后，首先下决心根治岷江水患，发展川西农业，造福成都平原，为秦国统一中国奠定了经济基础。
都江堰位于四川省成都市都江堰市城西，坐落在成都平原西部的岷江上，始建于秦昭王末年（公元前256—前251年），是蜀郡太守李冰父子在前人鳖灵开凿的基础上组织修建的大型水利工程，由分水鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口等部分组成，如图1.5 所示，两千多年来一直发挥着防洪灌溉的作用，使成都平原成为水旱从人、沃野千里的“天府之国”，至今灌区已达30 余县市，面积近千万亩，是全世界迄今为止，年代最久、唯一留存、仍在一直使用、以无坝引水为特征的宏大水利工程，凝聚着中国古代劳动人民勤劳、勇敢、智慧的结晶。都江堰充分体现和实践了自动化的思想。
图1.5 都江堰主体组成示意图
号称“天府之国”的成都平原，在古代是一个水旱灾害十分严重的地方。李白的《蜀道难》这篇著名的诗歌中的“蚕丛及鱼凫，开国何茫然”，就是那个时代的真实写照，足可见其是何等凄凉。这种状况是由岷江和成都平原“恶劣”的自然条件造成的。
据《水经注》记载，“李冰作大堰于此……是以蜀人旱则藉以为溉，雨则不遏其流。”秦昭王五十一年（公元前256年），秦国蜀郡太守李冰和他的儿子，吸取前人的治水经验，率领当地人民，主持修建了著名的都江堰水利工程。由于当时还未发明火药，李冰便以火烧石，使岩石爆裂，终于在玉垒山凿出了一个宽20 米，高40 米，长80 米的山口，取名宝瓶口，如图1.6 所示。
图1.6 都江堰宝瓶口
宝瓶口引水工程完成后，虽然起到了分流和灌溉的作用，但因江东地势较高，江水难以流入宝瓶口，为了使岷江水能够顺利东流且保持一定的流量，并充分发挥宝瓶口的分洪和灌溉作用，修建者李冰在开凿完宝瓶口以后，又决定在岷江中修筑分水堰，将江水分为两支：一支顺江而下，另一支被迫流入宝瓶口。由于分水堰前端的形状好像一条鱼的头部，所以被称为“鱼嘴”，如图1.7 所示。
图1.7 都江堰鱼嘴(www.xing528.com)
为了进一步控制流入宝瓶口的水量，起到分洪和减灾的作用，防止出现灌溉区的水量忽大忽小、不能保持稳定的情况，李冰又在鱼嘴分水堤的尾部，靠着宝瓶口的地方，修建了分洪用的平水槽和“飞沙堰”溢洪道，以保证内江无灾害，溢洪道前修有弯道，江水形成环流，江水超过堰顶时洪水中夹带的泥石便流入到外江，这样便不会淤塞内江和宝瓶口水道，故取名“飞沙堰”，如图1.8 所示。
图1.8 都江堰飞沙堰
都江堰有四大功能：自动分水、自动排沙、自动泄洪、自动控制进水量。
鱼嘴的自动分水：鱼嘴把岷江分为内江和外江，内江灌溉成都平原，外江江水流向长江，内江地势低、江面窄，外江地势高、江面宽，如图1.9 所示。旱季水量少，水往低处流，内江大约有60%的水，外江大约有40%的水；雨季时，由于外江宽，大约60%的水流入外江，40%的水流入内江。
图1.9 都江堰内外江示意图
自动排沙：通过流体力学的原理，表面的水流向凹岸，底部的水流向凸岸。表面水比较清澈，流向内江，底部的水和沙石流向外江，80%的沙石被外江带走，达到自动排沙的效果。
飞沙堰自动泄洪：在雨季由于宝瓶口的口比较小，只能控制一定的水量进入，大量的水从外江流出，内江的水较多时，多余的水由飞沙堰排出。在旱季，由于水量不足，飞沙堰不能排水，内江的水全部排进宝瓶口用于灌溉成都平原。飞沙堰也有自动排沙的能力。
自动控制进水量：由于宝瓶口的进水口宽度一定，不管水量多大，进入宝瓶口的水量一定，多余的水量由飞沙堰排出进入长江，如图1.10 所示。这样既保证了成都平原的灌溉，也避免了洪涝灾害的发生，给成都平原带来了巨大的经济效益。
图1.10 飞沙堰、宝瓶口示意图
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