古代引水“神器”哪家強
2017年11月23日01:21

寧夏引黃灌區羚羊壽渠渠首引水湃
山河堰干渠上的節製分水設施
琵琶洞

科眼看曆史

新疆坎兒井、陝西鄭國渠、四川都江堰……一些有著千年曆史的古代灌溉工程至今還在發揮作用。日前,國際灌排委員會發佈了2017年度的世界灌溉工程遺產名單。中國申報的寧夏引黃古灌區、陝西漢中三堰和福建黃鞠灌溉工程3個項目全部入選。

“幾乎所有入選的灌溉遺產工程,都在其引水工程設計和建造上有獨到之處。”中國水科院總工、國際灌排委員會原主席高占義11月22日在接受科技日報記者採訪時表示。

寧夏引黃古灌區:無壩引水?激河之法

自古以來,流傳“天下黃河富寧夏”的說法。寧夏引黃古灌區於漢武帝時期已初步形成,在長達兩千多年的曆史中,無壩引水一直是寧夏引黃灌渠的主要的渠首型式,漢代稱之為“激河之法”。

高占義解釋道,無壩引水是自渠首下遊側起在河中向上遊拋石修一道引水長堤(古稱“引水湃”),將河水導入渠首。“如果說有壩引水是將河道橫著截成兩段,無壩引水中的引水堤相當於是豎著把河劈成兩部分”。

引水堤向上遊延伸,堤頂略高於渠道進水所需水位,從而水小時,河水能進去渠道;水大時,超過渠道進水所需的水量漫過導流堤回到河道中,可有效避免洪水對渠首和渠道的破壞。

在高占義看來,相比較攔壩取水,無壩引水對河道生態的影響更小。寧夏引黃古灌區因地製宜、低影響開發的工程理念,在當代仍值得借鑒。

陝西漢中三堰:低壩引水?因勢利導

漢中三堰位於陝西省漢中市,包括五門堰、楊填堰、山河堰,是漢中盆地灌溉農業發展史上的代表性工程。

漢中三堰始建於漢代,低壩引水是其工程結構特點之一。漢中三堰利用漢江支流豐富的水資源,在河道上建攔河低壩將河流水位抬高,經引水口把水輸入干渠,再通過分水閘及下級渠道送水至農田。汛期進入渠道的洪水以及灌溉尾水,則通過渠道上退水閘回歸江河。

“這種低壩引水的灌溉工程,也是充分利用了區域地形特點,合理選擇渠首位置和規劃灌溉渠系。根據經驗確定的渠首攔河堰的高程,一方面使引水量足夠多,能夠滿足灌區用水量需求;另一方面汛期又能夠使大量洪水通過溢流下泄至下遊河道,使進入灌溉渠系的水量不致太多而威脅到渠系安全。以最少的工程設施和管理,滿足了引水灌溉和防洪安全水量的多重目標。”?中國水科院水利史研究所所長助理李雲鵬說道。在他看來,漢中三堰的科技價值主要體現在工程規劃、傳統堰壩工程結構和灌溉管理製度。

福建黃鞠灌溉工程:鑿山引水?火燒水激

黃鞠灌溉工程位於福建省寧德市蕉城區霍童鎮,是中國東南地區代表性的鄉村宗族灌溉工程,最晚在12世紀已形成相對完備的引水灌溉工程體系。黃鞠灌溉工程包括霍童溪右岸的龍腰渠系和左岸的琵琶洞渠系,干渠總長約10公里,目前灌溉面積兩萬餘畝。

李雲鵬認為,龍腰渠和琵琶洞灌溉工程體系的佈局比較合理,能夠充分把握江河和兩岸地形特點,將村莊聚落規劃和灌溉工程系統結合,通過有壩引水、渠系科學佈置和湖塘調蓄,兼顧了灌溉用水、農村生活用水和水力加工的多重效益。

現在如果想開鑿一條穿山引水隧道,有很多大型工程機械可以利用。可是在工業革命之前的工程技術條件下,在山體中開鑿引水的隧洞無疑是個艱巨的工程。為了穿山引水,在12世紀時仍不得不使用原始的施工技術“火燒水激鑿石工法”,在堅硬的黃崗岩山體上開鑿了總長百餘米的引水隧道。

所謂“火燒水激”,就是先用火燒熱岩石,再將涼水澆到岩石上,利用“熱脹冷縮”原理,讓岩石酥裂。“由於地震破壞,部分引水隧洞已坍塌,但仍保留琵琶洞部分渠段的完整型態,洞寬約1米、高約2.5米,洞頂為卵圓形,結構穩固,穿山隧洞與出山後的明渠共同引水,灌溉萬畝良田。”李雲鵬說道。?(本文圖片由李雲鵬提供)?

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