中国系列 — 都江堰与郑国渠影响力差异的原因

相比都江堰工程一直为成都平原服务至今，郑国渠的命运就要坎坷多了。因为所有的引水工程都会面临一个共同的问题，那就是泥沙的沉积问题。对于秦国的统一事业而言，泥沙对于引水还不会有太大影响，但到了100多年后，渠道的淤塞就十分严重了。以至于后世在郑国渠的基础上，或部分疏通原有渠道，或干脆另择线路重新开挖了诸如：白公渠（汉）、三白渠（唐）、丰利渠（宋）、王御史渠（元）、广惠渠（明）、通济渠（明）、龙洞渠（清）、泾惠渠（民国）。　　这并不能怪郑国当时的设计有问题，因为处理水利工程的泥沙沉积的问题，到现在也没有什么特别好的方法。包括三峡大坝在内的中国诸多水利工程也是一样，也正因为此，很长一段时间中国的水电工程建设都处于停滞状态（环保部门强力反对）。事实上在天然河道中建筑大坝，以引水渠中的泥沙沉积问题更为严重。后者如果被淤塞了，最多也就是不用罢了，而前者除了会改变下游地区的生态环境外，更有可能加剧大坝上游地区的洪涝灾害。不过在中国日益增大的能源压力面前，这种需要几十甚至上百年才会显现出来的后果只能被暂时无视了。所能够寄希望的，就是在今后数十年中，能够找到足够的替代能源，以逐渐减小水电大坝的使用率。　　郑国渠之所以这么快消失，还在于他所引用的泾河水，含沙量极高。虽然这些泥沙没为为泾水象“河水”那样冠上一个“黄”的标签，但当混浊的泾水注入含沙量较低的渭水时， “泾渭分明”这句使用频率颇高的成语也就诞生了；另一个原因则是西----东而行的郑国渠，坡降又小，造成水流缓慢，泥沙的淤塞速度自然又加快了。　　相比于郑国渠，都江堰工程的自然条件就要好很多了。首先相比于黄土高原，青藏高原的水土保持要好很多，因此岷江水的含沙比要小于泾水；其实岷江在进入成都平原前后的落差很大，流速较高，泥水沉积的速度也比郑国渠要慢的多。不过只要是河流，总是要携带泥沙的，如果不能很好的解决泥沙的排放问题，都江堰的下游灌溉水渠亦无法在长达两千多年时间，一直润泽成都平原。而这一切，都与“都江堰”堰首工程的精妙设计有关。虽然我们之前已经详细解读过都江堰的整体结构，但由于我的失误，对于其“无坝分水”的方式，以及分水、分沙的原理的解读并不到位。正好借这个机会可以再做一下说明，以让大家了解古人的智慧。　　如果仅仅是为了将部分的岷江水，分流至成都平原腹地，那么在江水泄入平原之前，在河道的右侧打开一个缺口，并挖掘相应的引水渠就应该可以了。这项工程也的确已经做过了，在都江堰工程中，这个引水口叫作“宝瓶口”，而那块被分离出来，起着分水作用的山体，被称之为“离堆”。虽然在先秦的技术条件下，要想在山体之中切割出一个缺口是一件非常困难的事（没有火药，用的是火烧后再浇水，逐层剥离岩石的方式），但这种开凿于石质山体之中的分水口也有一个好处，就是坚固耐用，其分水岭（这项工程中的“离堆”）不至于因为河水的冲刷而湮灭。　　虽然离堆的开凿可以让成都平原有水可用，但在解决水的流量和泥沙沉降方面还是存在问题。因此都江堰工程在离堆之北，又进行了一些辅助工程，而正是因为这些工程的修建，才真正使得都江堰工程成为了千年工程。在这其中，最为主要的就是分水“鱼嘴”的修筑。所谓“鱼嘴”，其实也是一个分水口，一个比宝瓶口更早一步分水的“分水岭”。之所以要在“离堆”之北再修筑一个“鱼嘴”，就是因为希望岷江水在流入宝瓶口之时，就已经分配好的水量，或者说保证流入成都平原腹地的江水，保持一个恒量。至于这个恒量是多少，惯于记录历史的华夏族（包括蜀人），会有准确的数据。按照过往的经验基本就是，枯水期水量的60%；丰水期水量的40%。　　由于宝瓶口的宽度只有20米，宽度要远小于岷江的整体宽度，因此要让依靠这样一个小的引水口，将半数左右的岷江水引走，看似有些困难。不过即使我们只掌握基础的数学知识，也会知道，影响流量的实际是河道的横截面。而所谓的江面宽度，只是影响流量的一个数值而已。如果想让宝瓶口的进水，与仍旧依原路流入长江的江水，处在接近的数值，可以变通的方法就是将宝瓶口一侧的河道挖深（同时宝瓶口也要开业的足够深），以增大引水面。也正因为如此，当年要冰才会想到利用离堆之北的沙洲，将岷江水一分为二，分为内、外两江。这样做的好处就是，你可以封闭沙洲东侧的内江（鱼嘴东侧筑临时围堰），然后以人力将内江河道挖深。由于沙洲本身并不盐分稳定，因此在沙丘的东侧，靠近内江一面，需要构筑一道长堤，以保证河道的稳定性，这道长堤现在被称之为“金刚堤”。　　既然沙洲之北的“鱼嘴”已经取代了离堆，成为了分水岭，那么它的稳定性也就变得很重要了（因为它在承受正面水流的冲击）。问题是以沙洲本身的结构，是无法和与天然形成的石质“离堆”相比的。现在我们当年可以用打桩，并灌注钢筋混凝土的方式来建分水堰，但在整个古典时期，你并没有足够的技术条件，建筑一条能够与地下岩石相连的，足够牢固的“鱼嘴”。可以肯定的是，李冰和蜀人，当年肯定尝试过以石头直接加固沙洲的方法，但即使你能搬运来千斤巨石，在强大的水流面前也是不堪一击的。因此最终构筑“鱼嘴”的材料，是一种叫作“杩搓”的“复合”材料。说它复合，是因为杩搓是由竹子和石头组成的。简单点说，就是用大竹笼装满石块。用这杩搓来构筑鱼嘴有几个好处：一是可以增加材料单体的重量。收集小块的石头，并用竹笼包裹做成“码搓”，比开采、运输同等质量的巨石要容易的多；二是杩搓之内的石头并不是一个整体，石缝之间可以分流掉部分水流，这样就减少了正面的压力，增加了鱼嘴的稳定性。　　虽然说用竹笼装石这种办法，来构筑分水堰，看起来不那么可靠，但它却保证了内江和都江堰工程的千年稳定。期间也并非没有朝代和官员，尝试用他们觉得更为牢靠的方式，来做分水鱼嘴，比如元、明时期，就曾用铁铸的龟、牛来做这件事，只不过最终都被冲的不知所终了。用杩搓这个土办法，虽然难看点，也会有损坏，但即使是损坏了，由于材料的可塑性强，也可以很方便的修补（为了保证这些“杩搓”能结合在一起，外面还会用木头交叉固定）。现在由于混凝土技术的成熟，在鱼嘴已经见不过杩搓分水的情景了，据说为了“思古”，还弄了两只铁龟、铁牛放在前面点缀。不过在每年“岁修”内河河道时，杩搓仍然是用来临时截流内江水的材料。而之所以要“岁修”内河河道，就和我们将要说到泥沙沉积问题有关了。　　　　当年蜀人和李冰在修筑都江堰工程时，应该没有想到他们深挖内河水道的做法，还解决了泥沙分流这个世界性难题。因为根据弯道水流的规律，当江水流至分水鱼嘴时，表层水流会流向地势较低的“内江”；而底层水流则流入了外江。因此，质量更重的沙石也大部分随之分流入了外江，并按照原路流入了长江。而内、外江河道纵深的不同，还很大程度解决了一个流量的问题。因为相比于窄而深的内江河道，外江河道就变得宽而浅了。由于二者几何截面的不同，水位越高，外江所流入的水流比例也就更大。从而形成了都江堰工程，枯水期4/6(内/外)，丰水期6/4(内/外)分水的大致比例。　　不过即使是内、外江的河道，因为河道截面的不同，可以很大程度调整岷江水的分水比例，但在丰水期，流入内江的水量，从整体上还是高于枯水期的，特别是在那种多少年一遇的洪水来临之时。通过内江流入成都平原的水量，还是会有显著提升的。要解决这个问题，就需要在江水流入宝瓶口之前，再做一项工程，以在丰水期进行二次分流了。这就是都江堰工程的最后一个重要组成部分“飞沙堰”。　　所谓“飞沙堰”，就是在鱼嘴、金钢堤所在的沙洲之南，与离堆的接合处打开一个缺口，并构筑一道堤堰（材料还是杩搓）。这道堤堰用一句成语来形容就是“尤抱琵琶半遮面”，有时会露出水面，有时却又低于水面。当内江水位较低的时候，它能够起到和金刚堤同等的作用，让内江水平稳的跨过宝瓶口；而当水量过大时，多余的江水又会从堰顶漫过去，回流到外江之中去。更为精妙的是，由于宝瓶口的宽度有限，内江水流到此时会先冲击宝瓶口东侧的崖壁，再向西形成旋流。在离心力的作用下，那些在鱼嘴没有被完全带入外江的沙石，就会被甩过二次分流的堰体，飞沙堰也因此而得名。这项补充工程对于洪水季节的调水、调沙尤为重要，并且水流越大越急，排沙效果越好（离心力越大）。这点倒很象太极之中的“以柔克刚”，遇强则更强。当然，由于水流在宝瓶口收窄，还是会有部分泥沙在此沉积下来。不过依靠每年封闭内江的“岁修”，以足以用最小的代价，来保证成都平原成为“天府之国”了。　　　　之所以要今天要花时间再补写都江堰，并提到现在的水电大坝，不仅是因为都江堰工程和郑国渠，在秦国统一天下的进程中，发挥了重要的战略作用。还因为它们之间的对比，告诉了我们，人类可以利用自身的能力，一定程度上改变地理结构，以改善自身的地缘条件。但并不是每一项工程，都能够长久的起到正面作用，因此在做出决定之前，一定要慎之又慎。　　　　在我们所叙述的战国历史中，韩国已经在我的笔下先灭亡了。但在韩国这个龙套演员谢幕之前，濒死的诸侯们还曾经进行过一次联合反抗。这次的主角，并不是回光返照的魏国（魏国在信陵君死后，已经没有机会了），而是那个打不死的小强：赵国。明天，我们将要将目光重新转移到秦、赵两国身上。

都江堰工程示意图