<p class="ql-block"> 都江堰是世界文化遺產(chǎn)、世界自然遺產(chǎn)的重要組成部分、世界灌溉工程遺產(chǎn)、全國(guó)重點(diǎn)文物保護(hù)單位、國(guó)家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)、國(guó)家AAAAA級(jí)旅游景區(qū)。</p><p class="ql-block"> 都江堰大家都熟悉，幾大原理大家也知道。我去過幾次，也聽過不少現(xiàn)場(chǎng)導(dǎo)游的解說，也查過百度資料?？傆X得對(duì)都江堰原理說得不清楚，不具體，甚至還有些誤導(dǎo)。想借此文進(jìn)一步解讀。從以下幾方面談?wù)勎业恼J(rèn)識(shí)。</p><p class="ql-block"> </p> <p class="ql-block"> 《都江堰的排沙原理》</p><p class="ql-block"> 河流總是彎彎曲曲的，我們把河流中心線作為參照，河岸分為凸岸和凹岸</p> <p class="ql-block"> 河水總是保持直流的趨勢(shì)，但河道總是彎曲的，這樣河水總是直沖凹岸。</p> <p class="ql-block"> 這樣就形成凹岸的河水面高，凸岸的河水面低的水面形勢(shì)，由于重力作用凹岸表層水就會(huì)下沉從底部流向凸岸，這樣在橫斷面上看，就形成一順時(shí)針的環(huán)流，這個(gè)環(huán)流會(huì)從河流底層，把河流物質(zhì)（沙石）由凹岸帶向凸岸。</p> <p class="ql-block"> 河流水是流動(dòng)的，橫斷面環(huán)流就在河床形成螺旋形旋轉(zhuǎn)向前流，趨勢(shì)仍然是河水從凹岸把河流物質(zhì)（沙石）帶到凸。凹岸因此就叫侵蝕岸，凸岸就叫堆積。這就是河流的流體力學(xué)作用形成的。</p> <p class="ql-block"> 兩千年前李冰父子就利用了河流這一流體力學(xué)原理，把都江堰水利工程選址在河流彎道上（箭頭所指），在分水工程前，就利用自然河道，使岷江的沙石從內(nèi)江排向外江。我認(rèn)為絕大部沙石是在這里排向外江方向的。</p> <p class="ql-block"> 從圖上看得出來，箭頭1是利用自然河道向外江排出大量沙石。在魚嘴分水工程后，內(nèi)江又形一個(gè)彎道，同樣道理沙石仍然繼續(xù)從凹岸（箭頭2）排向凸岸。</p> <p class="ql-block"> 由于流水是螺旋形旋轉(zhuǎn)流向下游，李冰父子也知道這一原理，我認(rèn)為可能李冰父子經(jīng)過計(jì)算或演示實(shí)驗(yàn)，知道了沙石到達(dá)的位置（箭頭3）于是就在此處修建第二處排沙石的出口，’人字堤’。由內(nèi)江帶來的沙石就準(zhǔn)確的從人字堤出口排向外江，這樣流入寶瓶口的沙石又進(jìn)一步減少，李冰父子真是足智多謀。而飛沙堰（箭頭4）堤壩比較高主要作用就是調(diào)節(jié)流入寶瓶口的水的流量，當(dāng)然豐水期也有一些細(xì)從這里排到外江。</p><p class="ql-block"> 人字堤溝渠我認(rèn)為開挖有兩個(gè)特點(diǎn)，一是不寬，如果寬了會(huì)減少流入寶瓶口的水，二是比較深因礫巖才能排出，三是溝渠橫切面可能是下寬上窄，這樣既有利于排礫石，又不讓過多的水流走，這樣橫切面溝渠就形成一個(gè)人字，這可能就是人字堤名稱來歷。</p> <p class="ql-block"> 《關(guān)于寶瓶口前是否有旋渦排沙》</p> <p class="ql-block"> 以下兩圖的旋渦理論我認(rèn)為是錯(cuò)誤的。寶瓶口水道的確變窄，但是否因狹窄就會(huì)在寶瓶口前形成逆時(shí)針的旋渦，從而形成向飛沙堰排沙。我們知道從流體力學(xué)看，流線密流得快流線疏流很慢。寶瓶口水道開鑿時(shí)就比較深，經(jīng)過兩千年的下切作用，應(yīng)該說現(xiàn)在更深一些，流水到這里（流線密）加之這里河床的比降大，（河床陡）就會(huì)加快流速通過，不會(huì)有回流。這里舉個(gè)例，當(dāng)我們把水龍頭用手指頭堵一點(diǎn)，水就會(huì)噴射，就是這個(gè)道理。所以說這個(gè)理論是錯(cuò)誤的。飛沙堰排沙仍然是凹岸原。</p> <p class="ql-block"> 《寶瓶口的建造和選址》</p> <p class="ql-block"> 河流的侵蝕作用有，下切侵蝕作用，就是河流使河床加深，這種情況的發(fā)生是地売有上升運(yùn)動(dòng)。河流有橫向侵蝕作，就是河流將河拓寬（當(dāng)然還有科里粵利力的作用，這個(gè)已后專講），河流對(duì)河床的溶蝕作用……。</p><p class="ql-block"> 一句話流水要使河床發(fā)生變化。李冰父子在選寶瓶口時(shí)一定要考慮這些因素對(duì)寶瓶口的影響，寶瓶口河床如果發(fā)生變化，那肯定要影響整個(gè)都江堰水利工程。還好經(jīng)過了兩千多年寶瓶口基本沒有變化，甚至經(jīng)過5.12大地震，寶瓶口巍然不動(dòng)。這就和李冰父子選址有關(guān)。我曾經(jīng)從玉壘山下到過寶瓶口江邊，這里的巖石很特殊。</p> <p class="ql-block"> 這種巖石叫礫巖，它是各種礫石在高壓下，經(jīng)一些礦物質(zhì)SiO?膠結(jié)后形成的巖石，玉壘山寶瓶口就是這種巖石，’侏羅紀(jì)硅質(zhì)礫巖’。非常的堅(jiān)硬，李冰父子對(duì)這種巖石一定有認(rèn)識(shí)，決定寶瓶口選址在這里，這種巖石，頂住了兩千年的江水?流考驗(yàn)，所以我認(rèn)為都江堰能保持兩千多年成為世界著名的水利工程，與寶瓶口的堅(jiān)硬巖石分不開的?？磥韮汕昵暗睦畋缸泳陀胸S厚的地質(zhì)學(xué)學(xué)問。</p> <p class="ql-block"> 李冰父子是戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的人，戰(zhàn)國(guó)時(shí)期鐵器技術(shù)已有相當(dāng)?shù)倪M(jìn)步。而建造寶瓶口李冰父子肯定也想過，試過用鐵器開鑿。但最后的辦法是，采用火燒?，F(xiàn)在看來李冰父子的物理學(xué)知識(shí)也很淵博。因?yàn)楣栀|(zhì)礫巖是由許多不同種類的礫石組成的，不同巖石它們的膨脹系數(shù)是不同的，這樣被火燒很容易炸裂，破碎，如果是單一巖石，比如砂巖，石灰?guī)r，李冰父子就不會(huì)用火燒巖石的方法。所以我認(rèn)為李冰父子用火燒，并不是別無他法，是多種辦法中選擇的最佳方案。是懂得這些物理知識(shí)，看來兩千年前祖先已掌握了一定的物理知識(shí)，並用于實(shí)踐。真的偉大。</p> <p class="ql-block"> 《關(guān)于魚嘴的說法》</p> <p class="ql-block"> 魚嘴是分水工程，位置大概位于岷江河段的江心，但根據(jù)科里奧利力的原理，岷江的外江河面肯定比兩千年前寬了不少，這樣能保持在枯水季節(jié)，岷江水仍然流向水江的多。但是為什么叫’魚嘴’所有解釋都是說堤壩前面形狀像魚的嘴巴，所以叫魚嘴。但我想這種說法過于簡(jiǎn)單，說說我的看法。</p> <p class="ql-block">從魚嘴示意圖看得出，水從前面進(jìn)魚嘴，然后由魚鰓從兩邊流出，這就是和分水工程一想的道理，所以我認(rèn)為取名魚嘴並不是形狀像魚嘴，（形狀一點(diǎn)都不像）而是從，魚嘴的功能來取名的，而是魚就是通過這個(gè)功能得到氧氣，才有生命力，才有活力，也就是寓意整個(gè)都江堰因?yàn)橛辛唆~嘴都江堰永遠(yuǎn)的生生不息。寓意深刻！</p> <p class="ql-block"> 低碳</p><p class="ql-block"> 2023.5.27于魚洞</p>