一個古人兩千年前的點子,原理很簡單,卻造福萬代  

圖片:Joe Lo / CC BY-SA

作者:方維,


我學水利的。想說一個兩千年前的 idea,都江堰。以前中學只是略有耳聞,上了大學深入學習之後,才知道它的河流動力學原理真是簡單的不能再簡單了:凹沖凸淤,束水分流。

現在我就大致說一下這個原理。

這個是我大學時期河流動力學的課本。

紫色筆划出來的就是凹沖凸淤這個概念的解析,大家可能看不太清楚。我再上一張圖。

這張圖上,左邊就是凸岸右邊就是凹岸。水流過之後,凹岸被沖刷崩退,凸岸泥沙淤積,這就是所說的凹沖凸淤。那麼有人問為什麼不是凸沖凹淤呢?這個問題涉及到彎道水流的特徵。我就不過多闡述了。但只要記住這個結論就行,這個結論對於水利學來說非常基本,也非常重要。

好,解釋完了凹沖凸淤這個理論,我們現在跟隨著李冰來實戰一下。上圖:

這張圖片我搬運百度百科的。聽我慢慢道來。

從前往後,先看最前面的魚嘴,它的位置非常巧妙,正好處於河床彎道中間靠上一點點處。好了,我們把剛才的理論搬過來,既然是凹沖凸淤,那麼左右兩邊水流的含沙量肯定是不一樣的。靠近凸岸的含沙量大,靠近凹岸的含沙量小。所以魚嘴很優雅地就把含沙量大的水流排走,把含沙量小的水流引入內河道。去過都江堰旅遊的朋友肯定聽導遊對你們說過,四六分水,二八分沙這句話吧,可能你當時不太明白,但聽我這麼一說你們一定就恍然大悟了。

好,下面就到了飛沙堰,水流到這雖然已經排走了 80%的沙子,但剩下的 20%仍然是個大數字。這裡李冰運用了兩個方法,把沙子排乾淨。一方面,繼續用凹沖凸淤這個原理,沙子從飛沙堰排走。另一方面,因為河道變窄,水流變急,撞上了離堆,就是中間的那個小亭子那,產生了漩渦,利用離心力,把沙子從飛沙堰甩出去。

所以最後,進入寶瓶口(就是最右邊那個小口子)的水流基本沒什麼沙子了。

到了汛期,魚嘴被淹,飛沙堰就承擔了魚嘴的作用,對水流和沙子進行分流,再加上寶瓶口的限流,基本杜絕了成都平原的洪澇災害。

所以說李冰父子就是在最合理的位置,用了最合理的方法,做了最合理的事,並且造福了子孫萬代。前無古人,後無來者這種話我不敢說,但兩千年之後還能灌溉著成都平原,的確令我等後輩望塵莫及。

ps:我當時上課時,老師說了一句話,讓我至今記憶猶新,原話是這樣的:也許一千年以後,長江三峽可能會變成一堆廢棄的鋼筋混凝土,但都江堰還會繼續履行著它的職責。

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