從堰到壩，再到千年傳奇都江堰，古人的頂級智慧

先問大家一個問題 既然防洪最好是疏導河流 越堵越危險 那爲什麼很多河道中間偏偏要修建一堵牆來阻擋水流呢 其實所謂的這堵牆就叫雁 我們先看一個實驗 假設這是一條河流 水流深度穩定在兩釐米 這時我們將一個充當雁的裝置放入河道中間 你會發現上游一側的河水因爲雁的阻擋抬升到了九釐米 但神奇的是下游的水位卻降低到了1 2釐米 同樣的水流量下比原來的兩釐米將近下降了一半 那這到底爲什麼呢 答案很簡單 就是能量守恆 當水流經過雁時 上游水位升高 勢能增加 流速就會減慢 因此形成高水位慢流速 而越過雁頂後 勢能又轉化爲動能 流速迅速增加 於是形成了低水位高流速 我們在實驗中用一個小鴨子來測試就能看出明顯的速度變化 那這有什麼作用呢 假設一條河流每到雨季都會暴漲 下游就是居民區 如果直接讓洪水衝過去 下游很容易發生洪災 但如果在上游修建一道雁 河水就會先被抬高 部分洪水被暫時滯留在上游 水位超過雁頂時 水會自動漫過頂部向下遊流淌 而下游的水位也會相應降低 從而減輕洪災風險 而且除了防洪 雁還有一個重要作用就是穩定灌溉水位 上游河流水位抬高 方便農田灌溉 下游平緩和斷水位前修雁蓄水 能保證枯水期也有穩定水量 供給農田灌溉和生活用水 但雁只能是被動調水 要主動控水還得是吧 和雁相比 爸修的就很高大了 目的就是徹底攔斷河流 把上游的水大量存起來 形成大型水庫 它不靠頂部漫水流水 而是全靠人工閘門控制 想蓄水就關閘 想放水防洪就開閘 所以爸一般都比較高大 而且有閘門 就比如我國的三峽大壩 還有漂亮國的胡佛大壩 但大壩再好也會有個設計使用年限 一般最多有個一兩百年就有老舊垮塌的風險 但我們的老祖宗就創造了一個水利工程上的奇蹟 建成將近2300年至今沿用 而且如此浩大的工程卻沒有建一座大壩 它就是都江堰 看完真不得不佩服我們老祖宗的高深智慧 當時爲了解決成都平原雨季洪水氾濫 旱季又缺水乾旱的難題 古人巧妙採用了無霸飲水順勢治水的方案 他們首先在玉壘山開出人工水道連通岷江與成都平原 既能飲水自流灌溉農田 又能憑藉固定口徑線流控水 這就是寶瓶口 但岷江水流極不穩定 僅靠寶瓶口 汛期無法抵禦洪水 旱期也無法分得足夠水量 於是古人在江心用裝滿卵石的竹籠修建於嘴分水滴 將江水一分爲二 內側緊鄰寶瓶口的是內江 負責飲水灌溉 外側的外江主打泄洪排浪 初步實現江水分流 分區治水 但更巧妙的是古人通過調整河牀高低打造出的四六分水自適應機制 在水下你會發現內江窄而河牀卻爲深槽 外江寬而河牀則偏高 這樣當枯水期時 水流就會順勢進入內江六成水量保障平原灌溉 而洪水期時水勢暴漲 六成洪水則又邁入寬闊的外江排走 完美實現旱澇均衡 不但如此 他還設計了整套工程的二級防洪屏障 這就是飛沙雁 他是位於寶瓶口前的一段低矮一流雁 枯水期可以擋水保灌溉 讓內江水流穩定匯入寶瓶口 而洪水期湧入的超標水量則會直接蔓延排入外江 就算萬一水量極大 水流則會直接衝回矮雁 充分進行排紅