都江堰水利工程运行原理以及管理启示

时间：2018-10-05 19:38:58 所属分类：工业经济 浏览量:

这篇水利工程师论文发表了都江堰水利工程运行原理以及管理启示，都江堰工程具有工程规模宏大、建设地点适宜、结构布局科学、服务范围广泛的特点，不仅有效控制了洪涝的发生，也可以满足灌溉和生活用水的需要，达到了水旱从人的目的。论文运用现代水利工程管

　　这篇水利工程师论文发表了都江堰水利工程运行原理以及管理启示，都江堰工程具有工程规模宏大、建设地点适宜、结构布局科学、服务范围广泛的特点，不仅有效控制了洪涝的发生，也可以满足灌溉和生活用水的需要，达到了“水旱从人”的目的。论文运用现代水利工程管理对现代水利工程管理进行了探索。

　　关键词：水利工程师论文,都江堰工程;全过程管理;生态工程

　　0 引言

　　余秋雨说中国历史上最激动人心的工程不是长城，而是都江堰工程。位于四川省都江堰市的都江堰工程是世界上最古老的、最完整的并且至今仍在发挥作用的伟大工程，是至今已有二千二百余年的无坝引水大型水利生态工程。这一水利史上的伟大创举，凝结着我国古代劳动人民辛勤、果敢、智慧的结晶。如今，水利水电部门在岷江流域开发的梯级水坝水库，如太平驿站、映秀湾、福堂和紫坪铺等水电站，它们在充分利用丰富的水能资源的同时，也带来了诸多环境和社会问题。而都江堰工程为无坝式引水工程，它巧妙的运用了地形地貌的优势，因地制宜，在很大程度上减少了对环境和社会的危害。因此，本文分析都江堰工程的管理理念，力图探索对现代水利工程全过程管理的启示。

　　1 都江堰工程

　　1.1 都江堰工程历史概况

　　岷江是长江上游左岸的一级支流，源于岷山南麓，干流全长约735km。河源至都江堰市为上游，全长约340km，流域面积为2.3万km2。古代蜀地(今四川)非涝即旱，有“泽国”、 “赤盆”之称，四川人民祖祖辈辈同洪水搏斗，生活苦不堪言。李冰任秦国蜀郡守，亲眼看到当地严重灾情。岷江两岸山高谷深，水流湍急;到都江堰附近，突然地势平坦，水流减缓，往往冲决堤岸，泛滥成灾;从上游挟带来的大量沙石也容易堆积于此，壅高河床，加重患情;特别是在都江堰城西南面，有一座玉垒山，阻挡江水东去，每年夏秋洪水时期，常造成西涝东旱。在李冰父子主持下，采取“引水灌田，分洪减灾”的理念，巧妙的利用岷江出山口处特殊的地形和水势，组织民众在成都平原西部的岷江上筑鱼嘴分流，修飞沙堰泄洪排沙，凿宝瓶口引水灌溉，分洪减灾。历时14年，李冰父子终建成了都江堰这一举世瞩目、造福千秋的综合水利工程。据华阳国志记录，从此成都平原“水旱从人，不知饥馑，时无荒年，天下谓之天府也”，成都平原“天府之国”的美名因此而来。

　　1.2 都江堰工程运行原理

　　都江堰渠首工程由鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口三大主体工程以及百丈堤、金刚堤、人字堤、外江闸等附属工程组成。三大主体工程合理布局，充分利用了周围的地形环境和岷江河床弯道环流的水流规律，相辅相成、协调运行，完成了分流、泄洪、排沙、引水的任务。都江堰工程水流流向如图1所示，从岷江来水，到鱼嘴分流，分为内外二江。内江水一部分经过宝瓶口到都江堰灌区，另一部分经飞沙堰汇入外江。

　　鱼嘴四六分流，鱼嘴和金刚堤把汹涌的岷江水分为内、外二江。李冰治水时让内江河床低于外江，这样，在秋冬枯水季，岷江主流奔入内江，保正约六成水进入内江，约四成水排往外江;而春夏丰水季，鱼嘴前的沙洲被淹没，不再受弯道的制约，水流会大量冲向河流弯道的内侧，主流直奔外江，又因为外江修建的比较宽，所以约六成水排往外江，四成水进入内江，此时内外江进水比例便自动反转过来，这就是都江堰“分四六，平潦旱”的奇特功效[1]。此外，外江入口处河床凸起，而内江入口处河床凹陷，根据弯道环流原理：含有少量沙石的表层水会流向凹岸，也就是内江;含有大量沙石的底层水会流向凸岸，也就是外江，所以很大一部分沙石会被外江排走。从鱼嘴进入内江的水流已经不再那么汹涌，但依旧携带大量沙石，这时就需要飞沙堰发挥作用了。

　　飞沙堰泄洪、排沙。正常情况下，飞沙堰发挥内江堤岸作用，把水拦入宝瓶口，成都平原用水得以保证;当内江引水量超过宝瓶口危险水位时，过剩的水便从飞沙堰自行排出;若遇特大洪水，飞沙堰还会自动溃堤，把大量的洪水泄入岷江主流，看似平凡的飞沙堰，就是如此让成都平原免于水灾。飞沙堰的另一重要作用是“飞沙”，飞沙堰恰好处于内江进入宝瓶口的急转弯处，内江水以巨大的冲击力流到此处，会被飞沙堰旁边狭窄的宝瓶口所制约，加上弯道环流、离堆的顶托作用，在飞沙堰附近形成漩涡，产生强力的回旋流，且洪水越大，回旋流越强，将进入内江约70%的沙石托起并甩出飞沙堰，进入外江，飞沙堰就这样完美的完成了泄洪排沙两大任务。

　　宝瓶口引水。宝瓶口处本来是玉垒山的一段石壁，李冰治水时，为了使内江水和外江水彻底分离开，实现分洪灌溉的计划，在鱼嘴下游1000m左右的地方，花了八年时间将石壁凿开，为内江水找到了一个合适的出口，形成了如今千年不变的宽度。凿开宝瓶口后，在右岸留下一座魏然挺立的大岩堆，与玉垒山隔江而峙，称为“离堆”。由于宝瓶口过水断面狭窄，即可限制进入成都平原的水量。如果遇到洪水时期，大量的水被宝瓶口阻拦，水面就会上升，当水面超过旁边的飞沙堰时，就会被飞沙堰后面的排洪渠排外外江，实现二次排洪，因此，宝瓶口是成都平原免于洪水威胁的屏障。

　　1.3 都江堰工程管理理念

　　都江堰工程全过程都十分符合岷江的水文规律和地理特点，尊重自然、顺应自然规律的管理理念贯穿都江堰工程始终，使其禁得起上千年的时间考验。在渠首工程设计之前，李冰携有治水经验的当地居民，详细勘察岷江水情及周围地形地貌的特点，分析造成当地东旱西涝的本质原因，为工程科学的设计打下坚实的基础。渠首工程的设计在充分利用岷江水势，巧妙运用地形地貌的优势基础之上，避开不利因素，乘势利导、因时制宜，造就了布局合理、巧妙配合、协调运行的三大工程。鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口的完美配合，既解决了当时的水患，又处理了淤积泥沙的隐患，实现了治水与治沙的有机结合。泥沙淤积到今日也是世界性的难题，李冰用运行了2270多年的都江堰工程告诉后世，治水与治沙的有机结合，才是成就千秋万代之工程的有力保障。大大延长都江堰工程寿命的是后期运营管理中独特的岁修措施，“深淘滩，低作堰”的思想一直指导着工程的岁修工作，使都江堰工程延用至今。

　　所以，都江堰工程具有工程规模宏大、建设地点适宜、结构布局科学、服务范围广泛的特点，不仅有效控制了洪涝的发生，也可以满足灌溉和生活用水的需要，达到了“水旱从人”的目的。它是古人伟大智慧的结晶，顺应自然规律，至今生生不息，堪称世界水利文化的奇迹。水利工程管理的显著特点是复杂性和多变性，没有亘古不变的水利工程管理理念，但有长盛不衰的管理思想[2]。世人要注重都江堰工程本身，更要注重真正使都江堰工程传承千年的科学管理理念，分析都江堰工程科学的管理理念，找到值得现代水利工程管理学习和借鉴的地方，总结其对现代水利工程决策管理、勘察设计管理、建造管理和运营维护管理的启示。

　　2 对现代水利工程全过程管理的啟示

　　2.1 对现代水利工程决策管理的启示

　　2.1.1 水利工程建设必须遵循自然规律

　　都江堰工程能造福川西平原，能运行千年而仍然屹立不倒，都是因为都江堰工程尊重自然、顺应自然规律，而不是征服自然。都江堰的灌区面积从原来的几十万亩到新中国成立时的282万亩，再到现在的1000多万亩的规模[3]，增长近10多倍，却依然能够正常运行，这体现了都江堰工程全过程都顺应自然，尊重自然规律，并随着历史的发展而不断发展。《道德经》记录“人法地，地法天，天法道，道法自然”，即遵循自然规律是一切事物运行的法则，不得人为地随意改变，否则会受到自然规律的惩罚。“道法自然”符合现代水利工程“人与自然和谐相处”、“可持续发展”的治水观念。一方面，人类活动要顺从自然规律，不能破坏与超越自然规律;另一方面，自然规律又要为人所用，使之服务于人类的经济繁荣与社会进步[4]。现代水利工程必须树立尊重自然、追求人与自然和谐相处的建设理念，并贯穿工程始终，才能造福一方，才能承受住几十年、几百年、甚至几千年的实践检验[5]。

　　2.1.2 乘势利导、因时制宜

　　都江堰工程整体设计都以成都平原的地形、地势、水脉、水势为先决条件，充分利用当地东南低、西北高的地理特点。如鱼嘴前身是一个河心滩，李冰并没有跨过江面修筑一道拦江大坝，而是把它改造成一道正对水流的分水堤，就达到了防洪灌溉的双重功效，比起现代的大坝拦水和闸门调控，其优越性显而易见[6]。再如纵卧在岷江的金刚堤，其走向顺水流方向，只有堤头鱼嘴正对正面来水，与水流正面抗衡，故只有鱼嘴及其他迎水部分需要定期检修外，金刚堤并没有溃塌危险。都江堰整个渠首工程的位置、结构、尺寸及方向等的安排，与岷江的河势、周围的地理环境、上游的来水来沙条件等相互作用、相互配合，乘势利导、因时制宜，组成一个有机的整体。“乘势利导，因时制宜”的治水思想，实质就是放之四海而皆准的治水哲学，它强调的是要充分掌握河流流势、地形走势及其它自然条件，加之正确利用，巧用有利条件消除不利影响，同时要随时间、地点和具体条件的变化而变化，采取不同的方式把工程做好。“乘势利导，因时制宜”这一治水哲学思想对过去，对今天的水利工程管理都有重要的指导和借鉴意义。

　　2.2 对现代水利工程勘察设计管理的启示

　　2.2.1 工程的详细勘察

　　为了都江堰工程设计的科学性，李冰携有治水经验的百姓，深入勘探岷江水势及周围地形走势，发现岷江从四川西北部高原地区急流而下，进入川西平原到了都江堰附近，水流一马平川，水势减缓，使大量泥沙在河床里淤积起来，抬高河床;同时玉垒山伫立在岷江东岸，阻挡江水东去，每到夏秋雨季岷江水流量增大，造成当地西涝东旱的局面。详尽的勘察是工程科学设计的关键，更是合理施工的保证。古人在勘察机械和技术匮乏的情况下，都做了详尽的勘察，现代水利工程在设计前更应该做好全方面、深入的勘察，力争取得更详尽的勘察资料，避免为水利工程设计和施工带来错误的引导。

　　2.2.2 工程的科学设计

　　都江堰渠首工程的位置、结构、尺寸及方向等的安排，无一不是科学的设计的体现，这也正是成就都江堰工程的重要原因。水利工程设计理念事关整个工程成败的关键，科学的工程设计是顺利施工和正常运营的保障。现代水利工程更应该追求科学的设计，这需要工程各参与方有科学的态度和方法。在科技飞速发展的今天，水利工程早已离不开科技的支撑。工程各参与方必须不断学习新的、先进的计算机网络技术和工程管理软件，为科学的设计保驾护航。新中国第一项大型水利工程三门峡水电站就是一个很好的反例，三门峡水电站原委托苏联列宁格勒水电设计院设计，但该院并没有在黄河这样多沙的河流上建造水利工程的经验，设计上出现失误和考虑不周全之处，造成严重的泥沙淤积，导致其上游渭河成了地上悬河。1964年6月，周恩来总理同越南水利代表团谈话中承认：“在三门峡工程上我们打了无准备之仗，科学态度不够。”

　　推荐阅读：《海河水利》Haihe Water Resources(双月刊)1982年创刊，水利技术类期刊,面向国内外公开发行。《海河水利》办刊的宗旨和任务是:坚持“百花齐放、百家争鸣和理论与实践相结合的方针。

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