都江堰渠首主要工程：鱼嘴的分水作用及飞沙堰的防洪功能

鱼嘴古代又名象鼻，主要起分水作用。其具体位置在历史上有一些变动，但其功能始终未变。

李冰时期，都江鱼嘴位于古白沙邮下，相当于今韩家坝上游端。《华阳国志·蜀志》说李冰：于玉女房下，白沙邮作三石人，立三水中，与江神约：水竭不至足，盛不没肩。白沙邮，是当时设的一个亭邮机构，负责附近地区的治安等。其邮舍所在位置，一般认为在今白沙街临江的岸上。三石人，即三水则，立于白沙邮下的江边。

韩家坝是白沙河汇入岷江口下的江中之洲。它的形成主要与岷江和白沙河冲下的水势有关。白沙河东北向冲入岷江，水面直冲水西关岸，而沙石向底沉，积聚于右侧。岷江西南向冲来，又在韩家坝的右侧冲出一水道，这样，韩家坝洲头就形成了一个天然的分水鱼嘴。马角沱本是一小山，最初当与湔山相连，后来由于水流和冰川的冲蚀，才将其分开，从岷江、白沙河带下的沙石正是以马角沱为基础才得以站稳脚跟，并最终形成韩家坝。李冰修建鱼嘴，因地制宜，充分利用了韩家坝本身所具有的稳固性和分水作用，再加工而成，因地理，顺水势，事半功倍。

修建任务最重要的是在洲的前端建分水鱼嘴。鱼嘴是用竹笼装进卵石，垒砌而成。顶端略呈圆锥形，深埋入江底，上面外露部分形状有似鱼嘴，故得此称。《蜀中名胜记》卷6引宋《堤堰志》记载了李冰时有关鱼嘴的一些重要数据。其曰：秦昭襄王时，蜀守李冰凿虎头（岩）于江中：设象鼻（鱼嘴古名之一）长70余丈，首阔1丈，中阔15丈，后13丈，指水（即支水）12座，大小钓鱼护岸（当是堤身下段以笼石构筑的大小支水护岸）180余丈……以分岷江之水，北折而东。从这些数据来看，当时的鱼嘴同后面的堤身，共长约250余丈，约合今800米，前端宽3米左右，中部宽四五十米，最高处高出水面约37～40米，堤边还设有大量的“支水”护岸。

鱼嘴是一无坝分水、引水堤。这种堤与古代中原治水采用的拦河筑坝、护河堤完全不同，它是古代蜀人通过长期治水后才逐渐形成的一种特殊的水中之堤，是古老的蜀文化在水利科学中的结晶之一。鱼嘴的主要功能是利用坡降度和水脉，因势利导地把岷江水一分为二，分为内江和外江。它所以能成功地分水，位居江中当然是一重要原因，但也与岷江、白沙河所冲流下的不同水势、水脉有关。《华阳国志·蜀志》说李冰能“识齐水脉”，《水经·江水注》说他能“识察水脉”，这在鱼嘴位置的选择上表现得很充分。这种知识并不是从天而降，显然是深入实地、跋山涉水，反复观察、反复实践的结果。

图9－1　李冰建都江堰渠首示意图

鱼嘴的内江一侧主要接受岷江来水。春耕季节，江水流量较小时，便在鱼嘴上加接活套，岷江主流被分入内江。如当岷江流量为1000立方米／秒时，鱼嘴可分550立方米／秒入内江，占岷江总量的55%。冬春季节，岷江流量小于1000立方米／秒，鱼嘴分入内江的流量便逐渐加大，可纳进总流量的十分之六或者更多。这样才能有效地保证成都平原的农业灌溉用水和城市用水等。夏秋洪水季节，岷江流量急增，水位大幅度提高，水势不再受或很少受河床弯道的制约。这时，鱼嘴分入内江的流量便会小于外江。如当岷江流量达到5500立方米／秒时，鱼嘴分入内江的流量只有2300立方米／秒，占岷江总流量的41.8%；当岷江流量达到7000立方米／秒时，鱼嘴分入内江的流量为2800立方米／秒，仅占岷江总流量的40%。当然，这种功能的实现，与鱼嘴以下至宝瓶口一段的外江江面较宽，内江江面较窄，大洪水季节内江的流量会自动低于外江等因素也有关系。鱼嘴既是都江堰渠首枢纽工程的第一关，也是成都平原防洪工程的第一关。这种功能便是都江堰治水三字经中所说的“分四六，平涝旱”。鱼嘴的这种壅水入渠（而不是拦水入渠）、无坝分水的功能，为古代川西坝人民所普遍采用，川西坝的鱼嘴比比皆是，不胜枚举。

鱼嘴还具有排沙排石功能。岷江上游年均带下沙石总量约1300万吨，折合650万立方米。江水带下的沙石总是在下层。鱼嘴上游正是两脉不同水势的交叉汇合区；岷江水大部冲入内江。但由于其下层水势受到白沙河水势的冲击（白沙河的水势较小），下层水势所裹带的沙石，便大部分被自动冲入外江。鱼嘴正处于“正面取水”、“侧面排沙”的理想位置。

飞沙堰，与左岸虎头岩相对，上距分水鱼嘴约700米，下距宝瓶口约200米。李冰时飞沙堰的具体位置，与现今飞沙堰的位置可能亦有不同，不过它紧接于鱼嘴分水堤的尾部，下距宝瓶口一段距离（至少当在200米以上）却是无疑的。飞沙堰唐宋时又名“侍郎堰”，以后又叫“中减水”。过去，从鱼嘴至离堆，有三减水河：虎头岩对岸为上减水，鲤鱼沱为中减水，人字堤为下减水。飞沙堰的主要功能是为内江泄洪、排沙、走石。

从鱼嘴分进的内江水，流量在夏秋之季一般都远远大于宝瓶口的流量。宝瓶口不能通过的多余的水，主要从飞沙堰泄出，测量资料表明，内江流量越大，飞沙堰的泄洪能力越强。当岷江遇到特大洪水时，从鱼嘴分进的内江总干渠的流量可达宝瓶口流量的4倍。在这种情况下，飞沙堰就能泄出内江流量的四分之三，使成都平原免遭或少遭洪水之灾。成都平原春耕季节，正值岷江枯水期，从上游来的水经过弯道绕行，主流受鱼嘴分水，由内江直冲而下，这时内江的进水量与外江的进水量约为6∶4；而当夏秋洪水期，主流不再受弯道制约，其主流流线直向外江，这时，进入内江的水量与进入外江的水量又自动地调节，把比例颠倒为4∶6。根据有关方面的试验表明，岷江流量小于500立方米／秒时，内江的分流比约为60%，而当岷江流量达到5000立方米／秒时，内江的分流比变为约40%，这是第一次分水。洪水时期飞沙堰又自动调节水量。当从鱼嘴分进的内江流量低于宝瓶口的容纳量时，即低于320立方米／秒时，水位也就低于飞沙堰的堰堤，它就自动失去泄洪功能，保证了成都平原的灌溉、运输用水量。试验数字也表明，当内江流量小于330立方米／秒时，飞沙堰不过水，全部通过宝瓶口灌溉下面农田；当内江流量达到330立方米／秒时，飞沙堰开始翻水；当内江流量达500立方米／秒时，飞沙堰分流大于20%；当内江流量达到1000立方米／秒时，飞沙堰的分流比可达40%以上。经过这两级调节，既保证了春耕用水，又保证了洪水季节不泛滥成灾，在时空关系上，供水与需求配合得如此谐调，可见它在鱼嘴与宝瓶口之间，起着调节、控制水量的作用。这种功能，可从《飞沙堰分流比表》看出来：

表9－1　飞沙堰分流比表

飞沙堰的排沙功能也很高。前面谈到，鱼嘴有排沙功能，能成功地将大部分沙石排至外江，但仍要带下大量的沙石。这就需要在宝瓶口之前，即在飞沙堰排出。飞沙堰的排沙功能也必须在内江流量大于鱼嘴流量的前提下才能发挥。内江的流量越大，飞沙堰的排沙功能越高。

如《飞沙堰分沙比表》：

表9－2　飞沙堰分沙比表

上表虽是近年的试验数据，但原理与古代飞沙堰的功能一致，可供参考。飞沙堰为什么能排沙，甚至排出内江的98%的沙呢？这主要是利用了“壅水”的原理。当内江流量大于330立方米／秒时，宝瓶口因水道狭窄，水流不能及时通过，便出现螺旋形回流，即“壅水”。水势越大，“壅水”越高。螺旋回流的水势旋卷着泥沙从飞沙堰排出。1966年7月28日岷江洪峰流量为4790立方米／秒时，冲毁二王庙处江岸浆砌卵石扩堤，有三大块砌体被水流冲下，溢过飞沙堰顶，其中一块长1.3米、宽1.1米、厚0.6米，重约两吨。从理论上分析飞沙堰飞沙的原理：飞沙堰不溢流时，飞沙堰缘凹岸形成向左弯道环流，沙石流向左岸凤栖窝淤积；当飞沙堰顶溢流时，内江水流直转形成向右弯道环流，表面水流顺行流向宝瓶口，底流转弯流向飞沙堰；当分流比超过25%以上时，底流沙石的65%，即随翻转的水流翻越2.2米高的底坎，从飞沙堰顶溢泄。

凿离堆开宝瓶口，即“作堋”，是都江堰渠首枢纽三大工程之一。《史记·河渠书》说：“于蜀，蜀守冰凿离堆，辟沫水之害，穿二江成都之中。”秦汉时期，离堆是都江堰渠首工程的别名、俗称。司马迁说他自己曾经“西瞻蜀之岷山及离堆”^[3]，并不是说他只看了宝瓶口，而是游览了以离堆为代表的整个都江堰渠首；说李冰凿离堆，也是指他修建了以离堆为代表的整个都江堰系统。

图9－2　现在的都江堰宝瓶口离堆

离堆是湔氐道湔山^[4]延伸进岷江江边的一段余脉。都江堰市河东龙门山脉，又称“东岷”。其中一支沿都江堰市、彭县交界处东南下串至都江堰市离堆，尽于对岸的虎头岩。这段余脉伸进岷江江中，迫使江水绕道而行。江东苦旱，江西苦涝，郫县以下又四处泛滥，毫无节制，时遭水灾。唐代诗人岑参曾在《石犀》一诗中对此作了想象性的描述：“江水初荡潏，蜀人几为鱼。”清人陈炳魁也在《都江堰歌》中道：“我闻离堆未凿前，大江茫茫水一片，奔流直泻下江南，郫县每闻吾鱼叹。”

离堆一带为下白圭系红色砾岩，岩石本身较坚硬，但它正位于二王庙断裂带上，呈断层接触。砾岩层间又夹有沙岩和泥岩，在江水冰川的长年冲击浸蚀下，逐渐出现裂隙。《华阳国志·蜀志》说：李冰乃至湔氐县，见两山对如阙，因号天彭阙，仿佛若见神。《后汉书·郡国志》刘昭注引《蜀王本纪》：“县前有两石对如阙”。《文选·蜀都赋》：“出天彭之阙”，刘逵注：“岷山都安县有两山相对如阙，号曰彭门”。天彭阙又称“灌口”，明代以后始称“宝瓶口”。

图9－3　20世纪30年代的离堆象鼻

这“天彭阙”的存在，说明在李冰之前，这里已被洪水冰川蚀通了一个大缺口，缺口下蚀出了一道河床，在特大洪水时可通水，一般情况下缺口就被淤塞。谷内长满杂草怪树，飞禽走兽出没，再加河风朔朔，确有点阴森可怕。《蜀王本纪》说当地人认为“亡者悉过其中，鬼神精灵所见”，说明当时蜀人把这里作为“送魂”的必经路线。离堆的地质结构，还可从以下二事看出。宝瓶口右侧原有一岩柱与离堆相连，中间过水，形似象鼻，俗称“象鼻子”。有人认为这是李冰凿离堆时有意留下一柱，以“缓冲”水流。实际上并非如此。这象鼻与离堆之间，本有砂岩、泥岩一类软弱层结构，逐渐被水掏空，鼻柱本身为较坚硬的砾石层，得以多保留一些时候，但在1947年也被冲塌。又据同治《补修灌邑伏龙观离堆记》载，“旋诣后殿，则见离堆崩塌一角，廊房倾圮，楹柱虚空”。现离堆的绝大部分为砾岩结构，但也并不排除局部泥岩、砂岩结构。

李冰凿离堆，正是选择了宝瓶口处原有缺口这一有利位置进行加工开凿。开凿离堆后的引水口，秦汉时称“灌口”。都江堰渠首所在地古称灌口镇，其得名盖源于此。当地百姓又俗呼其为“堋口”。两晋时期，又称“渠口”。左思《蜀都赋》“指渠口以为云门”即指此。或又称“金灌口”。《永康军志》：“汉文翁为守，穿江水堰流，以溉平陆。春耕之际，需之如金，号曰金灌口。”又俗称“堰口”。五代前、后蜀割据王国时期，又名“京口”，杜光庭《录异记》说，“岷江涨，将坏京口”。宝瓶口之名是比较晚近才出现的，大概最先只是流传在民间的俗称，到明代时才正式以此名取代灌口。

图9－4　岷江、宝瓶口平均流量比较图（立方米／秒）

宝瓶口略呈梯形，根据现在的资料，底宽17米，底高平均海拔718米，水面宽在死水位时为19米，在洪水时（水则21划）为23米。李冰时开凿的宝瓶口，当比现在略窄（后来冲走的“象鼻子”部分说明宝瓶口在逐渐加宽），底高、平均海拔可能比现在要略高一点，但总的来说，差距不会太大。

在李冰时代，铁器已普及巴蜀地区。这为凿离堆提供了较先进的工具。另外，从李冰在僰道因“其崖崭峻不可凿，乃积薪烧之”^[5]的情况看，李冰在凿离堆时可能也采取过火烧之法。

岷江流至都江堰后，水分为内江和外江。外江即岷江正流，内江流入成都平原。宝瓶口为内江进水口，犹如瓶口一样，严格控制着进入成都平原的流量。多年的实测资料证明，宝瓶口发挥着相对稳定内江流量的妙用。从1942年以来，有关岷江与宝瓶口的年平均流量资料表明，宝瓶口的总进水量占岷江总流量的1／3～1／2之间。不同的季节流量比例有变化。春耕平原上用水量较大，便引进岷江水的六成左右，夏秋时只引进四成左右，所谓“四六”分水即是此意思。1938年洪峰时，岷江流量约当宝瓶口流量的7.4倍，1943年约当6.6倍，1949年约当6.9倍，秦汉时期，宝瓶口的进水量与岷江流量的比例大体也是这样。常理，大河无水小河干。但岷江位处南方，并无无水之时。当宝瓶口的进水量饱和（每秒不超过700立方米）后，无论岷江发生多大的洪水，宝瓶口也拒之“口”外，概不容纳。

这种较稳定的进水量，对成都平原的农业、灌溉、防洪、运输都产生特大效益。旱时，宝瓶口吞进相对充足的水，仍能保证平原灌溉、运输和其他方面的用水。涝时，宝瓶口只吞进有限的水量，既保证了平原上的用水，又不至于遭受水灾，即使发生特大洪水，也能使成都平原在相当大的程度上减灾，并基本保持水运不断。

百丈堤是一顺水堤埂，位于内江左侧，上接盐井滩尾端，与马角沱小山相对峙，主起顺正水势、顺正漂木和保护左侧堤岸的作用。百丈堤全是用竹笼填装卵石垒砌而成，号称“百丈”，但其长度并不等于刚好百丈。此工程实体在李冰时期已经存在。

人字堤最初的名称已很难确考，古名之一为“下减水”。现在的名称最早见于清代。但李冰修都江堰时，一定有这么一个工程部分，却是不容置疑的。因在都江堰的整个布局中，必须要有这么一个工程。在文献中也可看到一些痕迹。《都江堰岁修工程》说：“此人字堤称湔堋，又称金堤，又称楗尾堰……”

人字堤位于飞沙堰下，离堆右侧，其功能略似飞沙堰，主起排水作用。过去，用竹笼卵石垒砌此堤，宽约40米。在都江堰历史上，鱼嘴、飞沙堰等工程都曾被冲毁，就全仗人字堤分水排沙。甚至还出现过宝瓶口淹没于草莽之中，江水绕离堆，从人字堤上冲过的时候。

在渠首，李冰设计了三个石人水则。《华阳国志·蜀志》说：（李冰）于玉女房下白沙邮作三石人，立三水中。与江神约：水竭不至足，盛不没肩。王女房，或为古代氐人居住的石室遗迹。有人疑为崖墓，但四川崖墓一般都出现在李冰之后的东汉。

三石人，又称“三神石人”。这三石神是谁，至今尚是一谜。但从李冰引导蜀人土著信仰来大干事业的一贯做法看，应是土著蜀人所崇信的治水有功的三位神人，很可能是大禹、杜宇、鳖灵。大禹，传说生于汶山广柔石纽刳儿坪，有“岷山导江，东别为沱”的传说，是公认的我国影响最大的早期治水英雄。杜宇，是蜀人中影响较大的一个蜀王，且他“禅位”于鳖灵后，他原属的部族、部落等并不心服口服，即使到李冰时期仍有一定势力。鳖灵，更是蜀人公认的治水英雄之一。据多年观测的资料，内江二王庙水位变幅为4米。按“水竭不至足，盛不没肩”来算，足部至肩部的距离就必须大于4米，石像的高度估计至少应在5.5米以上。那么，这应是三个比较高大的石像。从其作为水则的作用看，这三尊石像应是利用临江崖石凿雕而成。但这三尊石像在以后的文献中都不见更详细的记载，很可能是它们都毁于岷江上游几十年一发的特大洪水之中了^[6]。三水，当指分水后的内、外两江口及从外江分水的羊摩江入水口。立三石人时，李冰还举行了隆重而肃穆的盟约仪式，举酒与江神相约：水位在枯竭时不能低于石人的足部，水位在暴涨时不能淹没石人的肩部。这三个石人，分立于三水水口，实际上是三个水则，可观察、测定水位。

相传李冰还在都江堰渠首埋石马，作为每年岁修时“深淘滩”的标准。以牛马为神，是蜀文化及其原始宗教的一大特征。李冰对此也采取了适应，而不是违背、改造的态度，此石马亦兼具标尺与镇水石神的两种功能。石马的存在，说明李冰时已有了严格的、科学的岁修。