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都江堰枢纽位置的选择及对成都的影响

【摘要】:都江堰枢纽位于都江堰市城北2公里,地当岷江干流由峡谷区进入成都平原的起点。都江堰所处位置正是排沙排石的最佳位置。都江堰市至成都一线,是这个冲积平原的中脊,远远高于两边。这一线曾是洪水主流的冲击目标。要想把巴蜀建设成秦统一大业的大后方,不能不把治水摆在首要位置。成都平原虽是七条大河的冲积平原,但岷江冲积扇最大最高,居于中间位置。对成都能造成洪水威胁的,就是岷江。

都江堰枢纽位于都江堰市城北2公里,地当岷江干流由峡谷区进入成都平原的起点。岷江,在明清以前一直被视为大江的上游,发源于岷山,起于今阿坝松潘县弓杠岭贡嘎岭和郎加岭,最高海拔近5000米,全长750公里,流域面积将近14万平方公里,是长江所有支流中流量最大者。以今都江堰市、乐山为界,将岷江分为上、中、下三段。其上游(都江堰以上)河道长340余公里,汇雨总面积在23000平方公里以上,沿途纳入约百条支流。从1936年以来的水文资料看,岷江历年最大洪量可达到每秒钟6600余立方米,年流量在150亿立方米以上,洪水主要集中在6~9月,这四个月的流量往往占全年流量的57%以上。一般来说,古代岷江流量亦当如此。

岷江上游经340多公里主河床流程(支流网状,数以百计,不计在内),至都江堰渠首处海拔为731米,河道平均比降8.2‰,坡陡流急。岷江上游系高原山地气候,年均温约2℃~8℃,年降水量600~800毫米,山脊海拔在4000~5000米以上,地表多呈破碎状,地形崎岖起伏大,山高大而谷窄深,岭谷高差多在2000~3000米以上,是全世界地表起伏最大的地区之一。

岷江上游又位于地震中心地带,长期冰雪冻融,岩石风化破碎。紫坪铺地震烈度等级为8~11级,上游地区常出现地震。每夏化雪,暴雨降临,山洪暴发,湍流挟沙裹石,倾泻至成都平原。据紫坪铺水文站测定,岷江上游年均带下沙石约1300万吨。都江堰所处位置正是排沙排石的最佳位置。

岷江自白沙河汇合口以下,河谷突然开展,流向山东南转向正南,形成一大河湾。枯水期,水流紧靠凹岸玉垒山麓;洪水期,河中主流直趋正南江。都江堰枢纽所在河段自关口至鲤鱼沱长约4公里,河床平均比降为4‰。由于河槽展宽,水流减缓,沙石停积,河床中形成宽窄相间、滩沱相接的形态。地质情况为:二王庙以上,多为砂岩和砂页岩互层;二王庙以下,多为红色砾岩。河床上一级台地为古河道,卵石层自上游到下游约13~7米。河床冲积层厚5~16米,其中20~200毫米的卵石占60%,水流情况是多年平均流量为496立方米/秒,多年平均水量为156.5立方米,年径流分布为丰水时(5~10月)占年总水量78%,枯水期(11~4月)占年总水量22%。泥沙方面,多年平均悬移质输沙率845万吨,推移质约200万吨,总计每年平均输沙约500余万立方米。

成都平原(又称“川西平原”)是岷江、湔江、石亭江、绵远河、文井江等水流形成的冲积平原,海拔750米,呈扇状,总面积约6500平方公里,西北高、东南低,平均坡降度为4.4‰。

以都江堰口海拔高度为出发点,成都平原的海拔明显有三条线:

北侧:都江堰市(海拔731米)—金堂(海拔440米,河道长约100公里,坡降21‰);

中脊:都江堰市(海拔731米)—郫(海拔556米,河道长36公里,坡降4.8‰)—成都(海拔495米,河道长20公里,坡降3‰);

南侧:都江堰市——新津(海拔454米,河道长约80公里,坡降34‰)。

都江堰市至成都一线,是这个冲积平原的中脊,远远高于两边。这一线曾是洪水主流的冲击目标。后来这一线的沉积物堆厚了,海拔提高了,水流才可能朝两边分。

李冰时期,中脊的高度与两边(指都江堰市至金堂一线和都江堰市至新津一线)的差距比现在还要大得多,两边还要低得多。李冰以后,水走两边,河沙石等不断沉积,2200多年来两边的高度显然在逐渐提高。但如果没有人工的控制,洪水仍可能呈放射状首先在中脊上奔流相当长一段距离后,才向两边分流。不过,随着中脊堆积层的逐渐加厚,洪水在中脊上泛滥的距离就越来越短。郫的海拔较成都略高,但能冲到郫的洪水不一定能到成都。这已为实践所证明。

金沙遗址的发现,说明成都早在商周时期,曾做过蜀国都城。但在李冰建堰前,成都常受洪水危害,成都的中心地位曾摇摆不定。从三星堆的考古发现和《蜀王本纪》等古文献记载看,商周至战国,广汉、新都、郫、广都(今双流)等地皆曾先后做过蜀都。这些都城正好在以成都为中心的三角地带。这反映出古蜀人择都的标准:既要远离洪水的威胁,又不能失去蜀地中心的位置。即使在完全没有防洪水利工程的情况下,或者在都江堰的防洪功能完全失去作用的情况下(秦汉以降曾出现这种时候),成都所在的位置也是平原内部自然防洪能力最强的地方。

古代蜀国从杜宇氏起,便建都在这块冲积扇之上,世世代代与岷江洪水打着交道。杜宇氏时期,蜀人逐渐由牧猎经济转入农业经济,水利越发重要。蜀人保留下的大量传说资料,集中反映了人们的治水愿望和呼声,同时也说明他们曾进行过一些治水活动。但由于历史条件的限制,当时未能解决岷江洪泛问题。秦灭巴蜀后40年间,忙于与分裂势力的斗争,也没有精力来解决该问题,只是凭借着成都平原优越的自然条件从事农业生产。虽然当时也能获得丰收,但一遇洪灾,自顾犹不暇,更无力支持统一战争。要想把巴蜀建设成秦统一大业的大后方,不能不把治水摆在首要位置。

成都平原虽是七条大河的冲积平原,但岷江冲积扇最大最高,居于中间位置。对成都能造成洪水威胁的,就是岷江。从防洪的角度看,首先应治理岷江。从灌溉角度看,成都平原东北部的绵远河、石亭江、鸭子河(其上游为湔江)(这三条河共汇成沱江),平原西南的文井江、斜江、南河等,进入平原后海拔皆低于中脊,不能自流灌溉。只有岷江位居中脊之上,对平原能形成自流灌溉。欲彻底解决成都平原的灌溉问题,必须从治理岷江入手。基于上述原因,决定了对成都平原能防洪、灌溉、运输的水利工程必须建在岷江刚入平原之端。这个结合地区就在今都江堰市城区的西北边。这里的地质构造和山脉走向等地理条件,都为修建大型水利工程提供了可能。今都江堰市的西北山区,为龙门山脉构造带,山脉为北东、南西走向,岷江正在二王庙断裂带(即江油断裂带)上,东南为成都断陷盆地。二王庙断裂带的岩层结构比较疏松,为修整河道和开凿离堆等提供了一定方便。成都断陷盆地地势平缓,西北偏高,东北偏低,为穿“二江成都之中”提供了有利的条件。

华阳国志·蜀志》说:秦孝文王以李冰为蜀守,冰能知天文地理,谓汶山为天彭门,乃至湔氐县,见两山对如阙,因号天彭阙,仿佛若见神。剥开“神”的外衣,我们可以看到,李冰在正式率领人民修建都江堰之前,曾进行了大量的地质山水勘察。在做了这些脚踏实地的工作后,才选准了渠首的位置。渠首三大工程中,最重要的是宝瓶口的位置。它基本决定了整个渠首工程的布局。都江堰工程能获得巨大成功,能历2200多年而不衰,首先与渠首优越的地理位置分不开。

总的分析,都江堰渠首枢纽的地理位置、自然条件相当优越:取水位置高程,对下游灌区有建瓴之势;河流坡陡,引水方便;水量丰沛,若调节得宜,能满足灌溉、运输之需;建筑材料如竹、木、石料等均可就地采集。不利条件是:岷江总水量虽丰,但流量在时间上分布不均匀,春耕期间用水紧张,上游常因地震引起山崩塞河,溃决后发生特大型洪水,枢纽工程可能遭受毁灭性破坏。其次是汛期中冲到下游的大量沙石,容易淤塞河道,每年岁修工程巨大。

针对上述自然条件的优缺点,都江堰渠首枢纽的位置,必须有利于解决好分水、排洪、排沙这三个重要矛盾,才能保证取水任务的顺利进行,才能保证大堰的长治久安。