问水都江堰

体会中国古代先民那些伟大的智慧。

都江堰位于现在的四川省都江堰市，距成都市60公里左右，旁边还有著名的道教旅游景区——青城山。如今，这里的广告词是“问道青城山，拜水都江堰”。而笔者天性驽钝，对于宗教这类通往彼岸世界的人类精神活动向来缺少慧根，想不出来该问什么。倒是对于“水”这种老子评价为“几近于道”的现实物质，产生了无休止的问题，故此文名之曰：问水都江堰。

1 都江堰是什么

依笔者的理解，都江堰至少有两层含义：第一，是项水利工程措施；第二，是一种中国古代的水利科学原理。要完整地理解都江堰的内容，必须把握住这两个方面，缺一不可。

我们先从作为水利工程的都江堰说起。

发源于岷山的岷江一路挟沙裹石，奔腾南下，沿成都平原西部山地的内缘形成一道下切的河谷，一直流到四川乐山，又接纳了大渡河、青衣江后继续南下，在宜宾汇入长江，这是古老的岷江河道。都江堰水利工程，就是在岷江由青藏高原进入四川盆地的入口处，修建了一个人工的分流渠道的进水口即宝瓶口，通过宝瓶口，将一部分岷江水引流向东和东南，与成都平原有的河流、池塘构成一个完整的兼具灌溉与航运动能的水利体系。这条分流渠的总渠在都江堰这段称之为内江，而岷江原有的古河道称之为外江。之所以能通过一个分水渠道让一部分岷江水改变方向，自流灌溉，是由天然地形条件决定的。成都平原位于四川盆地西部，青藏高原向四川盆地过渡的地带，整个平原自西北向东南倾斜，西部山区海拨高达4000米，东南部只有400米，地面坡降从西北的8‰逐步过滤到3‰，利于自流灌溉和航运。①引出来的岷江水在古代时就能灌溉数百万亩良田，在现代，1994年时，就超过了1000万亩的水平。正是因为都江堰的修建，成都平原成了物产丰饶的天府之国。充沛的岷江来水曾让成都平原河湖纵横，所以，古人对此又有“陆海”即“陆地上的海洋”之称。一条岷江能有这么大的水量吗？有的，岷江虽然不算太长，只有711公里，但水量丰沛，年平均水量900亿立方米，远远超过全长5000多公里的黄河，黄河干流的年平均水量只有560亿立方米。②

乍看起来，都江堰的核心工程是宝瓶口，就是在河流左岸的玉垒山间凿开一条水道，让分流出来的岷江水由此改变方向，由向南流变为向东流，被凿出来的这座新的小山头被称之为“离堆”，大概是“离开主山的石堆”之意，这条水道的工程量巨大，令人每每惊叹于在没有现代工程技术的先秦时代，古人是如何能完成如此巨大的工程量的。然而，这并不是都江堰的奥妙所在，因为问题远不是分出一部分水来并让其改道那么简单。细追问下去，问题就来了，从岷江分多少水出来够下游灌溉所用？怎么控制分水量？河流均有丰水期与枯水期，如何保证丰水期不受洪涝灾害，枯水期仍有水灌溉？岷江上游是多地震带，山岩松懈，故河水含砂石量较大，据研究，岷江上游携带的推移质（被水推着移动的石砾）平均年移量在150万吨，河床上卵石粒径一般为124—248毫米，最大的1000毫米。③那么，如何在这里拦下砂石，保证送到下游灌溉的只是清水？也就是说，都江堰解决的是水量调剂、防洪排沙等一系列的问题，而且，解决的手段之巧妙、思考之系统整体、对自然条件之充分利用都达到极致。

我们得花些笔墨把各个系统工程解释清楚。

都江堰面向岷江来处的第一道工程叫鱼嘴，这个工程的主要功能是分流和排沙，在这里，正面宽达350～700米的岷江被一分为二，一边为右边的内江（面向水流来的方向），一边为左边流向岷江古河道的外江。从直观的观察就能看到：内江窄，约100多米，外江宽，约200多米，内江深，外江浅。内江河段全线呈前宽后窄形，头部鱼嘴入水处宽约130～70米，而到宝瓶口，河道仅宽23～17米，出了宝瓶口又变宽了，正是由于这种形状，此处才称为宝瓶口。内江河道底部要比外江河道底部低2～3米以上(据现场导游介绍，未查到准确的数据),事实上，内外江河道底部的高程差在不同时期也是不同的。这种系统设计，实现了水量控制和排沙功能。岷江在鱼嘴处一分为二，水量分配原则是“四六分水”，即丰水季节保证外江水量为岷江总水量的60%，内江水量为40%；枯水季时则倒过来，外江水量为40%，内江水量为60%。排沙原则是“二八分沙”，即80%的砂石排往外江，20%的砂石进入内江。现代水利科学的观察证明了这些原则基本上都实现了，奥妙就在于内外江河道的一窄一宽、一深一浅上了。内江河道深，保证了在枯水季60%的岷江水都汇入内江河道，因为水往低处流嘛！而丰水季时，由于内江水道前宽后窄，有降低水流速度的功能，水就憋起来了，水位上涨后，分流到横截面宽阔的外江水道的水量就大了，达到总水量的60%，同时，同样的原理，内江水道由于狭窄而流速慢，外江水道由于宽阔而流速快，沙随水走，所以，将80%的砂石就裹携到了外江水道。

但是，仍有20%的砂石起进入了内江水道，而且，如果上游连降暴雨，水量再增大，怎么办？为了解决这个问题，智慧的先民们又在鱼嘴和宝瓶口之间，沿内江右岸设置了三处不同堰顶的泄洪排沙设施（古代称为湃缺）：平水槽、飞沙堰和人字堤。如今平水槽已被封堵，人字堤虽在，但多年没有发生作用，只有飞沙堰仍在发挥作用。当上游来水量过大、鱼嘴分水处已完成不了“四六分水”的任务时，飞沙堰就起作用了。所谓飞沙堰，其实只是一道长达100多米、宽10米左右的隔开内外江的矮堰，（堰和坝不同，一是堰比较矮，二是堰允许水流过堰顶，而坝只是挡水，放水要通过坝上附设的闸板才行。直观地说，堰很像现在很多城市里能见到的滚水坝或橡胶坝），此堰十分低矮，堰顶距内江水面只有0.6—2米左右。现在正是枯水季，依笔者现场目测，也就是1米左右。当水量增高时，水就漫过堰顶，流向外江，以达到“四六分水”之攻效。同时，这段江呈弧形状态，内江中心水流慢，边缘水流急，这样，就将一部分砂石冲过了堰顶，排入了外江。据现在一位看守飞沙堰的工人说，洪水大时，过堰水流携带的砂石碰磨堰顶的声音清晰可闻。为加大排沙量，在飞沙堰的对面，即内江的左岸还有一个小巧而实用的设计：凤栖窝，即在左岸的山崖上挖进去一个凹窝，窝下是深挖的一个大坑。这个凤栖窝有两项功能，一是制造回水，以增大冲向对岸飞沙堰的水流速度，加大排沙量；二是沉淀一些没被冲带过飞沙堰的砂石，起到沉沙池的作用。①通过这些设计，使得飞沙堰又排除了15%的砂石，余下只有5%左右的砂石进入内江河道。内江河道是人工开掘出的河道，需要定期维护，一般每年的冬季，要在鱼嘴附近用杩槎和竹笼（中国传统的水工构件）建立起一道临时的水坝，将岷江水全部分往外江，人们利用此时机疏浚内江河道，在春季灌溉之前的清明节，拉开这道临时水坝，放水入内江，称为放水节。1974年在鱼嘴稍南约几十米的地方建立起了一道水闸，这个“放水节”的活动也随之取消。对于内外江水量的分配和水流的控制是经过精心的观察与控制的，具体的两个标志是设置在宝瓶口的水尺与埋在凤栖窝附近的卧铁。水尺设在宝瓶口离堆对面即内江左岸，有22划，每划1尺，沿用至今。清代以13划为飞沙堰顶的高程，超过这个水位，内江就会通过飞沙堰向外江泄洪。20世纪60年代增加灌溉面积后，内江用水量增多，增加到14划（相应地飞沙堰顶也应增高），超过16划开始启用防洪抢险预案。卧铁是疏浚内江河道底部的高程标志。据说，李冰留下了“深淘滩，低作堰”的治水六字决。“深淘滩”就是说内江河道疏浚时，要挖得深些，挖深些不要紧，因为河道的截面积决定了即使深些，也不会造成下游的洪灾；低作堰是说堰顶不能太高，太高了就会造成水灾。但是“深淘滩”也不是没边的，深到什么程度，就深到凤栖窝附近卧铁的程度；“低作堰”也不能太低了，低到什么程度，就是宝瓶口水尺上的13划（今14划）的程度。宝瓶口水尺标志着飞沙堰堰顶的合理高程，凤栖窝卧铁标志着内江河底的合理高程。在这两者之间，便是内江水道的合适流水量，以确保灌区内旱涝无虞。这种对水量和流速的利用，已完全与现代河流动力学的原理一致，而对水量大小的控制，也不亚于现代计算机精确计算后的数量关系，更为难得的是，实现这种水量与排沙量控制的，竟是这么简单且少量的人工措施。

看完上面的简要介绍，我们就能理解周魁一先生对都江堰做的总结性的评价了，他指出都江堰之所以能历经2000年而不衰，成为世界四大文明发祥地中借助灌溉发展起来的硕果仅存的大型水利工程，其精华就在于“乘势利导、因地制宜的设计思想和无坝引水、自动调水调沙的枢纽设计，蕴涵着对河流自身规律的尊重和人与自然和谐的传统自然观”（参见周先生为《都江堰史》写的前言）。

下面我们讲都江堰的第二层含义。都江堰之“都”是说这个水利工程是岷江上的总的水利枢纽，同时，也意味着都江堰的建堰原则是这一流域治水的总的原则。事实上，岷江自都江堰内江以下一分为四，又四分为八，分出许多支渠，组成网状的灌溉体系，每个支渠的分水原则与都江堰完全一致，这样的“分堰”古代有数百座之多。所以，从这个角度上讲，都江堰是无坝引水灌溉的科学理论之代称。它不只是一个自古遗存下来的水利工程，也是一种具有超前眼光、与自然和谐相处的水利科学理论，在今天，仍有着十分强烈的现实意义。

2 都江堰及中国古代水利工程的优缺点

今天的都江堰当然不是秦国李冰修建时的那个样子。自秦以后，都江堰屡经毁建，现在我们看到的都江堰，其鱼嘴和飞沙堰是1934～1936年间重建的，建国后又加以重修。因为1933年8月25日，岷江上游茂县叠溪发生了七级地震，地震造成的多个堰塞湖在10月9日溃决，洪水冲毁了都江堰渠首工程，此后多次重建。非要稽古的话，今日都江堰宝瓶口的工程是战国时的真正遗迹，而自鱼嘴以下的各工程虽然代有重修，但结构原理与战国相差无几，工程设施、布置、建筑物的形制基本都没有大的改变。所变动的是鱼嘴的位置，清代时就往前移了数百米，现在仍是清代的位置，这可能是迁就河道冲淤变化所致。1974年和1991年分别在外江鱼嘴后近百米和飞沙堰后200多米处各修建了电动水闸，以加大内江流量，提高灌溉面积。

从2200多年的历史纵深来看都江堰，或许我们可以总结出中国古代这一类型水利工程的优缺点。

先说其优点：

1、每次建设工程量小，建造成本低。除去李冰劈开宝瓶口的工程量较为巨大外，鱼嘴、飞沙堰、金刚堤的工程量并不算太大，且取材方便，用的石头就是河道内冲积下来的卵石加上周边出产的竹木。在当时完全是人工作业的情况，重建一次数月时间就够了。

2、适应河道的天然形态，没有破坏水资源的自然循环和生态环境。都江堰为无坝引水设计，不影响河水中鱼类及其它生物的生存环境。在古代，堤、堰都是用卵石干砌工艺建成，就是在卵石之间没有不透水的粘结物，“允许河水和坡面水入渗，使得堤防没有扬压力，对边坡稳定和地表水回归都有好处，在灌区上游河渠修筑干砌卵石堤防时，地下水能自由入渗，可以送到下游灌区回归渠道。都江堰有很多渠道，当宝瓶口断流后，到下游仍有几个或几十个流量。这就是干砌卵石渠道可利用回归水的好处。” ①够神奇的。现代都江堰堤堰多用浆砌卵石（即用水泥沙浆固定粘结起卵石），就没有了这些好处，虽然增加了堤堰的坚固性，降低了日常维护的频率。

3、在顺应河流的自然天性的条件下，对整个工程，包括整个灌区有着精细系统的设计，比如前文介绍的调水调沙的数量计算和调配方式，十分精妙，若得天成。

再说其缺点：

1、对上游来水的依赖性强，调节能力弱。都江堰建立的前提是岷江有充分的来水，只能分流不能蓄水，如果上游来水量小，小到连灌溉用水都不够的时候，它就没作用了。不像现在在上游修个水库，能蓄一定的水，有较大的调节作用。

2、日常维护量较大，需每年维修。维修的内容一是清理河道内淤积的砂石，二是修补被水流冲坏的堤岸等。

3、没有对水能的综合利用概念，没有利用水能去发电。当然，这也是以现代的概念来看才存在的问题，中国古人没有电力概念与技术，所以不存在这个问题。但很多现代人轻视都江堰，甚至想在离其很近的地方修水库，让都江堰名存实亡，其主要的原因就是都江堰没有发电功能。

如果全面客观地看待都江堰优缺点的话，会发现，造就这些优缺点的共同原因还是中国古代建筑材料技术落后导致的，即中国古代没有水泥这种粘结卵石的材料。没有这种材料，就不能修太高的大坝，而不能修太高的大坝，就创造不出现代水库这样的水利工程，只能在易毁的低堰基础上思考对河水的控制与利用问题，于是就发展出了一套浑然天成的无坝引水技术。尽管中国有顺应自然的哲学理念，但这种理念并不是构成都江堰的全部原因（只是部分原因，如对水流的自动分配设计上），更主要的原因还是总体技术水平的落后（或者说缺少全面系统的科学革命）。从本质上看，都江堰是一个科学的工程，是人类科学活动的产物，而科学活动的本质就是人工对自然的挑战，因此，不能以清静无为的哲学观点理解都江堰工程中简陋的那一面。事实上，中国古人也一直在与时俱进，试图以更新的技术来改造都江堰，元、明、清三代就多次以砌石代替竹笼，以增加其坚固性，减少其日常维护工作量，而且大量使用铁，比如在料石之间，凿孔灌入铁汁锚固。李冰时代没那么多铁，自然不会使用这种方法，元、明、清以铁这种当时颇为“现代”的金属作为建堰材料，说明古人并非泥古不化，而是不断以新技术手段改造都江堰。如果那时中国人发明出了水泥，那么，可能早就修建水库大坝了。说这话的意思是想强调，并不是古人顺天应命的哲学理念造成了都江堰的这种状态，而是整体上科学技术还比较落后，他们只能在当时的材料和工艺条件限制下动脑子，才造出了这么富有智慧的都江堰。

3 西方现代水利工程的优缺点

我所说的西方现代水利工程主要是指现代水库大坝和发电站。因为水泥、钢材、发电等一系列新科技出现在20世纪初，在西方先出现了这些新水利工程技术，并传入中国，进而被一部分中国的科学家和政治家片面接受，甚至达到了迷信的程度。从那时起，直到现在，水库加电站成了最主要的水利工程。

和都江堰一样，发源于西方的现代水利工程也有正反两方面的特点。

先说其优点：

1、调节能力强：由于水库大坝筑得高且结实，蓄水量大，有了远比都江堰强的调节能力。

2、利用水能发电，使水力产生了崭新的附加效益。

再说其缺点：

1、严重破坏了河道的天然水文特征和自然生态。这一点现代反对建水坝的活动家们已经讲得十分透彻了，此处不再多言。

2、一次性投入工程量很大，且水库寿命有限。都江堰可以说存在了2000多年，或者说它以每年重建设一次的形式获得这么久的生命。但现在，没有人敢说世界上有一座现代水库其寿命可达到千年以上的。如果出现因大坝老化和库内淤积造成的其寿命到头的话，那可不是一个可以通过重建恢复的问题，其后果是什么，至今还没有负责任的说法。

另外，有人认为，现代水利工程在科学思维的系统性上要超过中国古代的水利工程，然而，笔者不以为然。以都江堰为例，其渠首工程的规划设计与全灌区渠系的规划设计是一个浑然天成的整体，其视野之宽广，考虑因素之周详，整体协调之得当，远远超过了任何一处现代水利工程。而现代水利工程是专业化分工后的产物，不是因为有了对水库的综合规划与设计才发明出水泥和发电设备，而是因为先分别有了水泥和发电设备之后，西方人认为这两者的结合可以建造出主要用于发电的水库。现代水库的功能往往很单一，而且经常顾此失彼，对生态的破坏就不说了，当年第一批建大坝的人压根儿就没想过这个问题。就从对水资源的利用上看，几乎每个水库都存在着对下游用水量估计不足的问题，随着下游工业化和城市化的发展，如果满足下游的用水需要，则水库里的水就不够发电的了。由此可见，其思维在整体性和系统性上之差。

但由于现代水利工程有立竿见影的效果，特别是有发电带来的经济效益，加之，近代以来中国整体上被掌握了现代科学技术的西方世界侵略奴役的历史，使得很多中国人对西方的科学技术产生了盲目迷信的心理，认为西方来的一切都是好的，都是进步的，应该无条件的学习效仿。相比而言，一切中国古代的东西，都成了保守落后的东西，而加以抛弃。在这种大背景下，都江堰迎来了它的厄运。

4 都江堰面临的威胁

在对西方水利工程盲目崇拜和追求经济效益的双重动机作用下，都江堰遭受到了前所未有的威胁和破坏。1974年在鱼嘴后百余米处外江上修建了一道人工水闸，1994年，在飞沙堰后百余米外江口处又修建了一道人工水闸，这两道水闸的修建目的是为了加强内江的水流量，以加大游灌溉面积。周魁一先生惋惜地说，这两道水闸在一定程度上破坏了都江堰无坝引水的精华。笔者深表赞同，因为如果仅从增大下游灌溉面积的角度考虑问题，完全可以通过加高飞沙堰和在鱼嘴用杩槎和竹笼建立临时水坝解决问题，如果想解决人工投放杩槎和竹笼的劳动强度大和效率低的问题，可以将其改由专门的工程机械实施作业，那样，无损其无坝引流的精神实质。

更大的威胁是修建能发电的水库。1958年在鱼嘴之前一千米处，由苏联专家设计建造了一道水库大坝即鱼嘴水库，但因当年就影响了下游的灌溉，负作用明显，于1961年大坝被炸，仅余电站厂房尚在，当地人称之为“苏修大坝”。20世纪90年代以后，又屡起在鱼嘴附近建大坝之议，由专家反对而作罢。周魁一先生的文章里已有较详细的说明，此处不复赘言。但2001年至2006年，在距都江堰9公里处的岷江上游紫坪坝修建了一座库容11.12亿立方米、发电装机容量76万千瓦的水库——紫坪铺水库。修建这座水库时就争议多多，反对者力陈其各种弊端，主建者则睁着眼睛说瞎话，否认这座水库对都江堰有所影响。依笔者的现场观察，紫坪铺水库不仅对都江堰，而且对整个岷江下游都有影响。笔者此次去都江堰是11月份，与1986年首次去都江堰的时间差不多，记得那时的外江是有水的，而这次发现，外江根本就没有水，从鱼嘴水闸前看到的积水深度也不高，事实上，鱼嘴已经没有了分水分沙的作用，在某种程度上，外江河道一干见底，很显然其下游没水可用，这是为保证紫坪铺水电站的发电而形成的。联合国教科文组织都认为紫坪铺水库对都江堰是有影响的，就是因为有了紫坪铺水库，都江堰只被列入世界文化遗产名录，而没有被列入世界自然遗产名录，而本来四川省是将都江堰作为“双遗产”申请的。紫坪铺水库为全国人民所知是2008年5.12地震期间，其大坝受到一定的影响，当时各方面都担心，一旦紫坪铺溃坝，成都市将被淹没，其后果不堪设想。虽然后来没有发生这种结局，但那只是侥幸而已。5.12地震再次给建坝者敲响了警钟，都江堰正处在龙门地震带上，自公元638年至今，曾经发生过7级或更高的强地震5次（包括5.12汶川地震），6～7级强地震9次，5～6级地震29次，这种地质条件不宜建大坝，这么明摆着的事实怎么就挡不住那些急功近利的人建坝的步伐呢？

5 中国智慧对现代科学的价值

其实，具体到都江堰这个问题尚好解决，拆掉那两座水闸，减低紫坪铺大坝的库容，使其仅保持水量调节功能，基本上就恢复到了古代水利工程无坝引水的原貌。发电缺口完全可以由别的能源替代，比如，四川富产天然气，一般一个天然气发电站最低装机容量也是30万千瓦，三台天然气发电机组就完全抵得上一个紫坪铺水电站，且没有那么多负作用。由此，可以延续这个全世界唯一的古代水利工程。

但是，难以解决的是人们对于西方现代科学的教条化的迷信。这种迷信使得他们把当下的某种科技手段当作永恒的不变的先进的东西，完全忘记了科学认识的阶段性和局限性，片面强调水库的好的作用，忽视其负面作用。因此，还在“跑马圈水”，继续干着肢解江河的勾当。

从这个角度上看，保留一个原汁原味的都江堰的科学价值和文化价值就更大了。是的，中国古代因为整体的工程技术手段的落后，只能在适应自然条件下想办法，而且想出了极为高妙的办法。在这一点上，体现了中国古代哲人对水的认识，老子称水为“上善”之物，因为它“善利万物而不争”，“夫唯不争，故无尤”，这确实是中国智慧的最高境界，而且，这种境界也是人类科学活动的最高境界。诚然，科学活动是人类按照自身主观意志改造自然界的活动，但是，我们不得不承认，人类只是自然界的一部分，是自然界产生了人，而不是人创造了自然界，因而，一切人类的科学活动，如果达到了“善利万物而不争”的境界，即不破坏自然界万物的自然状态，同时还满足了自己生存与发展的需要，那样，就没有什么负作用了（即无尤）。从这个标准来看，我认为那些发明出水库大坝和水电站的人水平还是不高：难道利用水力发电非要建立负作用那么多的大坝不可？以那么大的水量发那么少的电，能量利用效率之低令人瞠目。难道就不能发明出一种新型的发电技术？一定可以的，只是目前的智慧还做不到。都江堰的意义就在于，在满足当时人们的主要需要如航运和灌溉的同时（当时没有发电需要），它基本上没有破坏河流的自然形态和周边生态，达到了上善若水的境界。而今天的人们应该完全想出不用大坝、不破坏生态环境也能发电的技术，以达到同样的境界。

都江堰是种境界，一种科学的最高境界：科学不是对自然的挑战和破坏，而是对自然的理解和利用，人类不应以科学的手段破坏自然，那等于破坏自身，在这方面，中国古人的智慧与现代科学是完全相通的。保留一个原汁原味的都江堰吧！让我们恢复民族自信心，知道我们的先祖有创造整体科学思维的能力；保留一个原汁原味的都江堰吧，让一切后来的科学家摆脱急功近利的短浅束缚，努力追求与自然同一的科学境界。

6 全面发挥都江堰的教育意义

如今的都江堰，是国家5A级旅游景区，游人如织，景区建造得非常不错，导游讲解也较为专业。但是，我还是觉得有些缺憾，主要是缺少一个专业的陈列馆，系统地介绍都江堰水利工程的原理，特别是应讲明白中国古代水利科技的特点及与西方现代水利技术的异同点，以及在更高的层次上，将中国智慧与现代科技相结合的远景。1961年炸毁“苏修大坝”后尚余下的水库发电厂房如今被改成了一个遗址剧场，周围的宣传广告介绍说，将在这个剧场内上演一场大型实景演出“道解都江堰”。笔者去时，此剧场还没有演出，据工作人员介绍，明年才能正式开放使用，故不知道《道解都江堰》的节目容是什么。这些年，我倒是看过几场类似的节目，如杭州的《印象西湖》、西安的《梦回大唐》等，一言以蔽之：恶俗！所以，很担心《道解都江堰》也是那种样子。

将水电站厂房遗址改成剧场，不失为有创意的举措，但这个剧场里该上演的节目还需再费思量。以笔者想象，应将都江堰的原理与历史编成若干剧目于此演出，尤其是近几十年关于在鱼嘴前建水坝的争论以及一切关于水利工程的争论，以话剧形式在此演出，使更多的游客通过这些易于接受的形式了解现代科学的实质与局限性，培养人们的科学意识，这样，才能更全面地发挥都江堰的教育意义。

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