都江堰工程：千年科技成就

都江堰工程是我国也是世界上最古老的水利工程之一，由于它运转功能经久不衰，社会和经济效益显著，长期为人民造福而名扬海内外。多年来，许多专业考察团、专家学者和领袖人物，纷纷专程到都江堰进行参观考察，表明都江堰工程不仅是我国古代科技成就的标志，也是世界古代文明的瑰宝。二千多年来，都江堰工程运转功能之所以经久不衰，并非偶然，而是由于工程所在的地理位置优越，总体设计符合现代科学原理，布局巧妙合理，工程设施的养护简便易行，渠首工程的三大设施之间以及渠首工程和渠系工程之间，都能有机配合而构成一个相辅相成、相互制约的和谐整体，处处体现了朴素系统工程的思想实质。由于都江堰工程中的渠首工程，坐落在岷江干流的冲积扇顶点，而与之配套的渠系工程，则分布在一望无际的冲积平原上，这样，渠首工程占据着高屋建瓴、总揽全部水流的有利地理位置，从而得以满足整个成都平原自流灌溉的需要。现将渠首工程设计的科学性分述如下。

（一）分水鱼嘴

位于水势奔腾的岷江刚流出高山峡谷进入一马平川的成都平原交接处。在二千多年前的战国时代，要在像岷江那样的激流江心，建造一个作中流砥柱般的分水设施，在技术上有着难以克服的困难，在财力、物力上也将付出高昂的代价；退一步说，即便建成了，过不多久也会被激流冲垮。然而以李冰为首的都江堰工程创建者，并不与岷江的激流恶浪去硬拼，而是理智地将分水鱼嘴设施选置在这一段江心的小沙渚上。这样，不仅容易建造，而且基础牢固，不易被激流冲垮，还可大大地减少水下工程量，节省人力、物力和时间，这一选址和决策，完全合乎现代科学原理和经济原则，值得予以高度赞扬的。

（二）宝瓶口

分水鱼嘴将岷江一分为二后，必须设置拦水设施以控制洪汛期间过多的江水进入成都平原。都江堰工程没有采用筑坝拦水的方式，而是根据当地的地形地貌，按照水流规律加以因势利导，巧妙地利用分水鱼嘴下方900米处，从岷江东岸玉垒山尾部伸向江心的一个山嘴，开凿出一条引水通道，名曰宝瓶口。是从岩石间开凿出来的，既不怕洪水冲刷，也不怕漂木撞击。它承担着拦阻洪水和控制内江水流进入成都平原流量大小的双重任务，因此通道的宽度必须适当。通道太宽，洪汛期间会有过多的洪水进入成都平原，造成灾害；通道太窄，干旱期间进入成都平原的水量太少，会影响灌溉和航运。都江堰宝瓶口的引水通道，进口处宽约20米，出口处宽约30米，经过千百年来的实践证明，这个通道的宽度真可谓是不宽不窄，恰到好处。尤其是通道的进口小于出口，呈喇叭形，显得十分科学。进口小，可以更好地起堵水作用，将大量洪水拦堵在宝瓶口外；出口大，则使引入的水流便于进行渠化分流。这一规划设计，充分反映了都江堰工程创建者的高度智慧和匠心独具。

（三）飞沙堰

考虑到洪汛期间，大量洪水因受宝瓶口堵阻而滞留在宝瓶口外的内江，势必会冲垮位于内外江之间的分水堤，为此，都江堰工程的创建者又在分水鱼嘴下方700米、宝瓶口上方200米的内江西侧，筑有溢洪设施飞沙堰，用以宣泄滞留在内江的多余水量。由于飞沙堰选设在内江弯道的凸岸一侧，因此，飞沙堰除了用于泄洪外，还兼具排除泥沙的功能。这是都江堰工程的创建者不自觉地利用了现代河流学中“弯道环流原理”的结果。所谓弯道环流原理，就是在河流弯道处，水流由于离心力的作用，致使凹岸一侧的水位往往比凸岸一侧的水位要高，在水位差的作用下，水流会从凹岸一侧的下层向凸岸一侧的下层做横向流动，再从凸岸一侧的上层向凹岸一侧的上层做横向流动，如此就形成周而复始的横向环流运动。当水流进行横向环流时，连同沉溺在下层的泥沙被翻送到凸岸一侧的上层，随同洪水从内江越过飞沙堰排入外江。正因为飞沙堰具备泄洪与排沙的双重功能，才使洪水中的泥沙不致在宝瓶口外引水渠道中淤积起来，从而保障了宝瓶口引水渠道的长年畅通。飞沙堰与宝瓶口位置的合理选择，是至关重要的，它们所在的位置，完全符合现代水利工程取水口实施正面引水、侧向排沙的科学原理，因此宝瓶口在引水的同时，飞沙堰也在泄洪排沙，两者密切配合，运转效果显著。这就是二千多年来，都江堰工程在保持正常的养护情况下，能永葆青春的一个重要原因。

综上所述，渠首工程各设施之间以及渠首工程与渠系工程之间都形成相辅相成、相互制约的系统工程。都江堰工程是由渠道引水工程和渠系行水工程两大部分组成。渠首工程三大设施的选址与布局，十分科学合理已如上述。分水鱼嘴将岷江水流引入内江，宝瓶口从内江将水流引入成都平原，而飞沙堰则将进入内江的多余水量连同泥沙排入外江。如果没有分水鱼嘴，则不存在内江与外江，宝瓶口也就无法引水。如果没有宝瓶口，则滔滔岷江水，将从内江毫无阻挡地涌入成都平原，势必造成水灾。如果没有飞沙堰，洪汛期间，壅滞在内江的洪水，将冲垮分水堤而使整个渠首工程瘫痪；或者因内江和宝瓶口通道被泥沙淤塞而水流不畅，使渠首工程无法运转。可见以上三大设施，一环扣一环，缺一不可。这三大设施之间，既相辅相成而又相互制约，完全符合现代系统工程的原理，充分反映了我国早在战国时代水利工程技术已达到相当高的水平。

系统工程的思想实质，还体现在都江堰工程的渠首引水工程与渠系行水工程之间。如果只有布局合理、运转自如的渠首工程而没有与之相配套的渠系工程，则无法将引入的水流送配到所需要之处，也就无法兑现其经济与社会效益。由于成都平原的地势西北高而东南低，整个平原自西北向东南的倾斜度约为千分之四，因此总的趋势呈慢坡倾斜状态，而渠道引水工程又位于整个平原西北端最高处，这就非常适宜于采用自流灌溉方式。因此，都江堰的渠系行水工程，也就完全按照自流灌溉方式的要求进行规划设计的。其特点是因地制宜，因势利导，通过一系列分水设施，使河道、水渠遍布整个成都平原。前面提到的郫江（柏条河）和检江（走马河），就是宝瓶口从岷江引水后进行的第一级分水。柏条河和走马河在流经一段路程后，又各自分出蒲阳河和江安河，这是第二级分水。依此类推，越分越多，这一系列的分水措施都是通过大大小小的分水设施来实现的，既简便易行，又效果良好。但是，都江堰渠系工程并不是单纯地进行分水，而是在分水过程中也进行着合流。因此可以说，都江堰渠系工程是一个设计巧妙的既分水又合流的自流灌溉系统。由于整个渠系的水道有分有合，这就使水道之间可以相互沟通并调节流量，而这一切，都是利用地势的倾斜和水流的规律，因势利导、自动地来完成的。此外，还需着重提出的是，都江堰工程所用建筑材料，大多就地取材。例如，分水堤和飞沙堰等设施，是采用竹笼装卵石垒筑而成的。竹子在当地到处都有，卵石在岷江内俯拾皆是。这种就地取材进行修建堤堰的做法，既可抵抗激流冲刷，施工也很简便，又可节省费用，这是都江堰工程建设者又一重要发明，为后来历代的水利工程建设所沿用，具有巨大的经济意义和推广价值。

总之，都江堰工程虽然建成于科学技术不发达的古代，但它选址科学，布局合理，各个设施之间能够有机地配合，处处体现出朴素系统工程的思想实质，有不少地方还符合于现代科学技术的原理和方法。因此，经济和社会效益显著，2200多年来经久不衰地运转自如，直到今天仍在为人民造福，这就是都江堰工程之所以名扬中外的原因所在。遥想当年，我们的祖先仅仅凭借着简陋的工具，竟创造出如此伟大和充满智慧的水利工程，每一个中华儿女不能不为此感到骄傲和自豪！

【注释】

[1]史念海《论〈禹贡〉的著作年代》，载《河山集》二集，三联书店，1981年。

[2]相传夏禹建都于安邑，在今山西省夏县西北。

[3]近现代出版的有些著作，认为“浮于淮泗，达于河”的“河”字应为“菏”，即菏水。但菏水为春秋后期吴王夫差所开凿，夏代时不存在菏水，因而无法沟通泗水与济水。由此也可证明《禹贡》应是战国时期的作品，此时菏水已存在。

[4]古代误认为北起今甘肃南部、南至今云贵地区，有一条南北向的河流称作黑水。清朝学者胡渭在《禹贡锥指》一书中指出，所谓“黑水”，即古之若水（今雅砻江），汉时名泸水，唐以后名金沙江。

[5]谭其骧《鄂君启节铭文释地》及《再论鄂君启节地理答黄盛璋同志》两文，载《中华文史论丛》第二辑和第五辑，1962年。姚汉源《鄂君启节释文》，载《安徽省考古学会刊》第七辑，1983年。

[6]《淮南子》卷十五《兵略训》。

[7]参考《长江水利史略》（水利电力出版社，1979年出版）第31页第5图绘制。

[8]《战国策》卷十四《楚一·张仪为秦破纵连横》。

[9]《华阳国志》卷三《蜀志》。

[10]《战国策》卷三十《燕策二·秦召燕王》。

[11]方国瑜《中国西南历史地理考释》上册第12页，中华书局，1987年。

[12]《韩非子》卷五《饰邪》第十九。

[13]《战国策》卷六《秦策四》：“或为六国说秦王”篇。

[14]参见《史记》卷六十八《商君列传》、《战国策》卷二十二《魏策一》“魏公叔瘗病”篇。

[15]杨宽《战国史》认为：秦献公十九年败韩、魏于洛阴（今陕西省大荔县东南）。《资治通鉴》误作洛阳，胡三省注则谓：即成周之洛阳，大误。当时秦不可能攻到洛阳。

[16]见《资治通鉴·周纪·显王五年》：“秦献公败三晋之师于石门，斩首六万。”上海辞书出版社《中国历史大辞典》（2000年3月第一版）“石门之战”条：“秦献公二十一年（前364年）攻魏于石门（今山西运城西南），取得大胜，斩首六万。”

[17]魏惠王迁都大梁的年份，有魏惠王四年、六年、九年、二十九年、三十一年等几种说法。现据徐伯勇、万惠团两位先生所撰《梁惠王迁都大梁时间考说》一文（载《开封大学学报》综合版1998年第3期），摘引其要点如下：
四年说。见《今本竹书纪年》：“（魏惠王）四年夏四月甲寅，徙都于大梁。”《今本竹书纪年》所说不确，故不采用。
六年说。见于《水经注·渠水》引古本《竹书纪年》：“梁惠成王六年四月甲寅，徙都于大梁。”又见于《汉书·高帝纪上》：“秦二年十月……沛使人谓雍齿曰：丰故梁徙也”下颜师古注引臣瓒曰：“汲郡古文云：惠王之六年，自安邑迁于大梁。”颜师古曰：“魏不常都于魏郡魏县，瓒说是也。”
九年说。见于《史记·魏世家》：“三十一年，秦用商君，东地至河……安邑近秦，于是徙治大梁”下裴骃《集解》引《汲冢纪年》曰：“梁惠成王九年四月甲寅，徙都大梁也。”杨宽《战国史》、白寿彝总主编《中国通史》、史念海《中国的运河》、水利水电科研院和武汉水电学院合著《中国水利史稿》、姚汉源《中国水利史纲要》、淮河水利委员会编写组《淮河水利简史》、安作璋主编《中国运河文化史》均从此说。
二十九年说。见于《史记·商君列传》：“秦卫鞅伐魏……卫鞅伏甲士而袭，掳魏公子……魏惠王使割河西之地献于秦。魏遂去安邑，徙都大梁”下司马贞《索隐》引《纪年》曰：“梁惠王二十九年，秦卫鞅伐梁西鄙，则徙大梁在惠王之二十九年也。”
三十一年说。见于《史记·魏世家》：“三十一年，秦、赵、齐共伐我……安邑近秦，于是徙治大梁。”据1972年出土于山东临沂银雀山的孙膑兵法竹简整理出版（1975年文物出版社）的《孙膑兵法·擒庞涓篇》记载：“梁王将攻邯郸……孙子曰：请遣轻车西驰梁郊以怒其气，分卒而从之……庞子果弃其辎重，兼取舍而至。击之桂陵，而擒庞涓。”孙膑兵法竹简出土于西汉初期的墓葬，比《史记》年代早，可信程度高。按：桂陵之战发生于魏惠王十八年，这一年孙膑已称魏惠王为梁王，而且齐军西驰大梁。由此足证魏迁都大梁是在桂陵之战以前。因此，二十九年说和三十一年说都不正确，故均不采用。
现在只剩下六年说和九年说。这两种说法都是以古本《竹书纪年》为依据。古本《竹书纪年》是魏国的史书，记载其本国的事应该说是极为可靠的。推测古本《竹书纪年》在宋代以前可能存在不同的版本，因此臣瓒和郦道元所依据的古本《竹书纪年》与裴骃所依据的古本《竹书纪年》，对于同一件事的年代记载产生不一致。由于古本《竹书纪年》自宋代以后已经失传，现在解决问题的关键在于根据可靠的古本《竹书纪年》辑本进行核实。目前所能看到的可靠的古本《竹书纪年》辑本，如朱右曾《汲冢纪年存真》、王国维《古本竹书纪年辑校》、范祥雍《古本竹书纪年辑校补订》、方诗铭、王修龄《古本竹书纪年辑证》关于迁都大梁的记载，均为魏惠王六年。故笔者采用魏国迁都大梁的年份，是在魏惠王六年。

[18]参考水利电力出版社《淮河水利简史》第80页插图，加以简化择要绘制。

[19]姚汉源《〈水经注〉中的鸿沟水道》，载《水利史研究会成立大会论文集》，水利出版社，1984年。

[20]见《全祖望集汇校集注·经史问卷之卷八》，上海古籍出版社，2000年12月。

[21]《水经注》卷二十三《阴沟水》。

[22]《水经注》卷二十三《阴沟水》。

[23]《水经注》卷二十三《汳水》。

[24]过去学术界一般认为苏秦的政治活动比张仪要早，因此《战国策·魏策一》中《苏子为赵合纵》篇，大多根据《史记·苏秦列传》系于魏襄王时期。因魏襄王时期曾发生赵、魏、韩、燕、楚五国合纵攻秦之事。其实，这次合纵之事不是苏秦所策动，而是魏相公孙衍所策动。其时，苏秦的政治活动尚未开始。据1978年长沙马王堆汉墓出土的帛书《战国纵横家书》记载，苏秦的政治活动是在张仪死的那年（前309年）开始的。因此《魏策一》中《苏子为赵合纵》篇，系于公元前287年苏秦与赵国的李兑策动赵、魏、韩、齐、燕五国合力攻秦一事之前一二年较为恰当，其时魏国正值昭王在位时期。(www.xing528.com)

[25]胡渭《禹贡锥指》卷十五“溢为荥”条下，上海古籍出版社，1996年。

[26]胡渭《禹贡锥指》卷十五“溢为荥”条下，上海古籍出版社，1996年。

[27]《汉书》卷二十四《食货志上》。

[28]史念海《中国的运河》第二章“鸿沟系统中的各运河”。

[29]《汉书》卷二十八上《地理志》陈留郡浚仪县下注。

[30]《全祖望集汇校集注·经史问答八》，上海古籍出版社，2000年12月。

[31]《战国策》卷二十二《魏策一·苏子为赵合纵》。

[32]有不少相关论著，将魏率领十二诸侯国朝见周天子一事，系于“逢泽之会”，即将“臼里之盟”与“逢泽之会”混为一谈。其实，“臼里之盟”在前，“逢泽之会”在后，是两次在不同时间召集的会盟。参见杨宽《战国史》（增订本）第344页脚注。上海人民出版社，1998年3月。

[33]《战国策》卷六《秦策四·或为六国说秦王》。

[34]《史记·秦本纪》：“公子卬与魏战，虏其将龙贾，斩首八万。”笔者按：公子卬为魏国公子，在前次战争中已成为秦国俘虏，不可能在这次战争中任秦军统帅，对自己的祖国作战。《史记》有误。据《史记今注考证》，秦军统帅不是魏国公子卬，而是大良造犀首。

[35]《孟子》卷一《梁惠王上》。

[36]《庄子·天下篇》。

[37]《战国策》卷二十二《张仪欲以魏合于秦、韩》。

[38]《战国策》卷二十三、《魏策二·齐、魏战于马陵》。

[39]《史记》卷十五《六国年表》：“魏襄王元年，与诸侯会徐州以相王。”魏襄王元年为魏惠王后元元年之误。

[40]《水经注》卷四《河水》引《竹书纪年》：“今王（指魏襄王）七年四月，越王使公子孙隅来献乘舟，始罔及舟三百，箭五百万，犀角、象齿。”

[41]《孟子》卷一《梁惠王》。

[42]参考王育民《中国历史地理概论》（人民教育出版社，1987年）上册第248页插图绘制。

[43]史念海《中国的运河》第二章。

[44]《战国策》卷八《齐策一·苏秦为赵合纵说齐宣王》。

[45]《史记》卷三十四《燕召公世家》。

[46]《史记》卷三十四《燕召公世家》。

[47]究竟是易水为涞水的支流，还是涞水为易水的支流，各种文献记载不一致。本书以流程较长的涞水即巨马河为主流，易水为其支流。

[48]载《考古学报》1965年第1期。

[49]参考《中国历史地图集》燕国境内易水流域，再加其他内容绘制而成。

[50]《华阳国志》卷三《蜀志》。

[51]《华阳国志》卷三《蜀志》。

[52]《华阳国志》卷三《蜀志》。

[53]关于李冰任蜀守的具体时间，文献上说法不一。《水经注·江水》引《风俗通》说是在秦昭王时；而《华阳国志·蜀志》说，是在秦孝文王时。考虑到《华阳国志》是古代巴蜀地方史专著，可信程度较高，故这里采用其说。详见《华阳国志》卷三《蜀志》。

[54]《全唐诗》卷一百九十八。

[55]杩槎是蜀地常用的一种临时性挡水结构物。一般用长木杆扎成三脚架，由多个三脚架连接构成，迎水面钉上横木条，加置土石，使之固定和不透水。这种利用杩槎在都江堰中进行调剂内江流量的方法，是后世发明和运用的。

[56]柏条河与走马河的长、宽、深等数据，据吴敏良先生《系统工程学在都江堰古老工程上的早期运用》一文，载《农业考古》1986年第1期。

[57]参考《科学大众》杂志1954年7月号，罗农先生所撰《伟大的都江堰》一文的插图，加以简化后绘制而成。