秦汉三国时期,成都地区不仅有在全国最先进的都江堰水利系统,同时也有当时全国最先进、最完善的水利管理体系,二者相辅相成,互相促进。
一 行政管理
都江堰是成都平原最重大的水利工程,从创建之日始,在行政管理方面,都是由驻扎在成都的郡府最高长官亲自负责。战国晚期至秦代,都江堰的行政领导最高机构为蜀郡郡府。郡守李冰亲自领导了创建都江堰的伟大工程。但工程浩大,颇费时日,郡守只能负责大政方针,不可能长期驻堰。日常水利事务,则设置了一个专门的水利衙门“都水”,来进行行政管理。
值得注意的是,秦时朝廷中也设有“都水”官。《汉书·百官公卿表》说:“奉常,秦官,……属官有太乐、太祝、太宰、太史、太卜、太医六令丞,又均官、都水两长丞。”如淳曰:“《律》,都水治渠、堤、水门。《三辅黄图》云三辅皆有都水也。”三辅,即西汉早期称京畿之地为三辅。可见秦不仅在朝廷中设有都水官,在郡府中也设有都水官,专管水利事务。秦都水官的设立,从其名称中带“都水”二字看,从李冰治水的规模、范围、时间看,从成都二江又有“都江”之名的情况看,可能是由蜀郡首创其制。即李冰在创建都江堰水利工程时,为管理方便,同时在郡府中设置了都水衙门(类似现省水利厅),主管全郡水利事务,当然当时以都江堰为大宗,并具体负责每年的岁修组织管理等。后来秦朝廷、秦各郡皆学习蜀郡的经验,仍将管水利的机构称为“都水”。秦统一六国后,朝廷、郡一级的行政领导,对都江堰主要是抓大事。如东汉应劭《风俗通》说,李冰开成都两江,“始皇得其利以并天下,立其祠”①。秦始皇亲自下令祭祀李冰,表明了朝廷对都江堰的高度重视。朝廷重视,郡县自会重视。朝廷下令在都江堰渠首修建专门祭祀李冰的庙宇。这活动当与每年的岁修和放水节令相联系。
都江堰渠首所在地的湔氐道,是与县同级的地方政府,在李冰建堰时,曾协助郡府、郡守、卒史,直接承担了若干行政领导工作。秦代的亭、邮是地方上的治安机构。从李冰时代开始,在都江堰渠首设置白沙邮,具体负责渠首地区的有关安全保卫、治安工作等。白沙邮是秦汉时期的大邮,多次见于文献记载。《水经·江水注》说李冰:于玉女房下,自沙邮作三石人,立水中,刻要江神,水竭不至足,盛不没肩。是则蜀人旱则籍以为溉,雨则不遏其流……邮在堰上②。秦汉时期,巴蜀地区设立的邮亭甚多,能留名至今的并不多。白沙邮因与都江堰相联系,得以留名至今,可以说它是当时巴蜀地区最大、最知名的邮亭之一。李冰将白沙邮建在大堰渠首正上方,又将作为水则的三石人立于邮下,皆非偶然,一方面当是出于大堰安全的需要,另一方面在邮中还设有专人,负责大堰的一些日常管理事务,如观察水文等。从当时的实际情况看,白沙邮存在着驻军护堰的可能性。
都江堰在秦统治时期延续了约七十年。根据秦汉时期的设县、设道制度,战国晚期至秦代,湔氐道的居民以当地的氐人为主体。李冰时期,无论是都江堰的创建工程,还是以后秦统治成都期间近七十年的岁修工程,都主要是依靠当地氐人原有的部落系统进行管理,派工以部落或氏族为基本单位。正因如此,在都江堰历史上保留了许多有关氐人的传说,其中代表性人物便是杨磨和二郎,在都江堰工程中也遗留下了许多氐人文化的因子。
成都地区其他县也派役参加了都江堰的创建工程和每年一度的岁修工程。秦统治巴蜀时期,成都地区是当时重要的移民、徙徒、迁虏目的地之一。徙徒指流放罪人。虏即俘虏,产生于敌方、对立国。秦在征战山东六国时,在剪灭各国后,不断地将俘虏、六国的统治者、宗室及其政治、经济基础的基本骨干队伍,如富商大贾、豪强地主、手工业实业家等迁往巴蜀。从当时的形势看,他们中相当一部分人也参加了都江堰创建工程。当时,秦对外来移民实行授田制,据《为田律》等,每户授田一百亩(一顷),定期服徭役。当时一般按县、乡、里为单位,以户为基本单位摊派徭赋。为确保徭役制度的执行,秦自商鞅变法起就执行小家庭政策,规定“民有二男以上不分异者,倍其赋”。被徙徒、迁虏者则以犯人身份,被强制押解着参加了这一工程。
汉政府接过秦统治的同时,也接过了都江堰水利工程的管理和维修维护工作。《华阳国志》卷3《蜀志》说李冰在“遂从水上立祀三所,……汉兴,数使使者祭之。”官府多次派使祭祀李冰和李冰所建三庙,完全是着眼于现实需要,同时也表明了汉政权对李冰功勋、对都江堰的全面认可并继承。孝文帝末年,文翁任蜀守时穿湔江口,也是郡府的最高行政长官亲自抓大型水利建设。汉承秦制,各郡仍设“都水”衙门,直属郡府领导,独立于所在地的县(道)、专司全郡水利建设等。《百官公卿表第七上》奉常属官有“都水两长丞”如淳曰:“又郡国诸仓农监、都水六十五官长、丞皆属焉。”《晋书·职官志》说:“汉又有都水长、丞,主陂池灌溉,保守河渠,属太常。”西汉法律上明确规定,都水衙门的职责是“治渠、堤、水门”。水门即水利工程。全国郡国、郡府下都置有“都水”衙门。蜀郡自不会例外。西安汉城曾出土西汉时期的“蜀都水印”封泥,亦可为证。都水衙门在行政上受郡领导,在业务上受大司农指导(类似今之水利厅)。“蜀都水”是西汉时期,管理蜀郡水利的专职部门,其中当然以都江堰水利为大宗。西汉制度,蜀都水长,由郡府任命,行政级别上相当于县长;蜀都水丞,由郡府任命,为都水长的主要助手。《百官公卿表》说:有一万户人家以上的大县,设县令,其秩一千石至六百石不等,不到一万户人家的小县,设县长,其秩五百石至三百石。县令、县长下皆有丞、尉,秩四百石至二百石,是为长吏。蜀都水长的级别,从全国统一规定看应在五百石至三百石之间,但从蜀地的实际情况看,应为五百石。蜀都水丞的级别应为四百石。西汉时期,成都平原的几项大型活动,如文翁“穿湔江口溉灌繁田”的工程、蒲江大堰(通济堰)的修建工程,再就是西汉两百余年间,都江堰的岁修、抢修、特修等工程,都应是由“蜀都水”具体牵头负责。
东汉时期对都江堰的行政领导,在近年出土的李冰石像铭文和《建安四年正月中旬故监北江塴太守守史郭择、赵泛碑》皆有反映。
李冰石像铭文中的“都水掾尹龙”,为郡守掾吏班子中专门负责“都水”事务的掾吏,为郡太守的专职水利秘书、顾问和办事人员。都水掾是郡太守府的掾吏。当时郡府中掾吏人数日多,部分掾吏留郡府充做幕僚或协理杂务,部分掾吏则分别负责联系郡府所属下级衙门,是郡府行政领导的代表。从有关资料看,郡府卒吏至迟在东汉明帝时期已改称掾。掾吏的级别较低。都水掾的品级为秩百石,品级虽低,但由于是代表郡太守,权势却重。故石刻铭文将他的名字排在都水长之前。关于东汉时期管理都江堰的组织机构,近年出土的李冰石像铭文,提供了全新的、可靠的资料。“故蜀郡李府君讳冰。建宁元年闰月戊申朔,廿五日,都水掾尹龙、长陈壹造三神石人,珎水万世焉”(图1)。这段铭文清楚地表明,东汉蜀郡郡府内置有“都水”衙门,专门管理以都江堰为主要代表的水利事务。“长陈壹”,是“都水长陈壹”的略称(前文中有都水掾,已交代了所在部门,可略),其级别相当于县长,秩五百石至三百石。都水,是东汉郡府管理水利的部门,相当多的郡都设有此职。罗福颐《汉印文字征》“都”字条下有“浙江都水”,“温水都监”。《后汉书·百官五》说:其郡有盐官、铁官、工官、都水官者,随事广狭置令,长及丞,秩次皆如县,道,无分士,给均本吏。上书《百官五》本注说:有水池及鱼利多者置水官,主乎水,收渔税,在所诸县均差吏更给之,置吏随事,不具县员。各地水利条件不同,都水职责当略有差异。蜀郡都水,直属郡府,衙门设于成都,负责全郡水利工作,管理都江堰是其重要任务之一(可能在都江堰还设立了分支机构)。
《建安四年正月中旬故监北江塴太守守史郭择、赵泛碑》涉及水利的官员有:监北江塴太守守史郭择、赵泛;都水郭荀、20任南、杜斯;塴吏李安、傅阳。这可分三个层次:监北江塴太守守史郭择、赵泛,为郡守临时指定的、代表郡府对此次工程的监管全权代表(类似今之省长秘书);碑文中的“掾史”,也应代表郡府,但可能是郡府中较老的负责水利方面的代表,此次有调整,———这种重复任命,当或与刘璋时期蜀中政局混乱有关;都水郭荀、任南、杜斯,为郡府中专门负责水利的部门(类似今水利厅)官员;塴吏李安、傅阳,是具体管理北江塴(类似今都江堰管理局)的官吏。
两汉时期,都江堰的岁修工程,由都水衙门主持,并由高级官吏亲自主持每年祭祠李冰的活动。东汉一代,封闭、割据式的豪族经济高度发展,但整个都江堰灌溉水系并没有因此受损。这反映出当时“都水”管理体系独立于县地方行政部门,具有相当的权力。
三国时期,蜀汉丞相诸葛亮认为都江堰系全国农耕之本,国之所资,亲自抓有关管理工作。《水经·江水注》注引《益州记》说诸葛亮在都江堰专设堰官,又征丁一千二百人驻防都江堰。这是都江堰历史上第一次出现堰官带武装的确切记载。从现有资料看,在都江堰实行堰官带武装管理体制的只有蜀汉和元代。表明当时大堰治安形势较为紧张。三国时期,西蜀豪族经济各有武装,争水事件经常发生。堰官手握兵权,在灌区应主要是针对豪族势力。都江堰位于成都平原与川西高原交汇点上,高原上“西戎”势力强大,不能不有所防备。堰官武装主要有以下职能:一,管理都江堰的日常安全保护、维修和岁修工程。二,对灌区实行计划分配用水,科学用水,节约用水。在当时的背景下,此任务必须有军队才可能实施。可以说诸葛亮是我国节约用水的鼻祖。蜀汉时期,都江堰灌溉水利系统一直运行良好,与此有关。“堰官”直接接受蜀汉朝廷管辖,不受郡、县地方政府干扰。另外,建兴十四年(236)四月,后主亲到都江堰,参加李冰生日的祭祀活动,显示一国之君对水利的高度重视。
二 治水经验总结
都江堰在水利管理、工程管理、水工技术管理诸方面,皆颇具特色。其中一个突出的表现,便是用“六字诀”、“八字格言”、“三字经”来总结、归纳都江堰的治水法则。这些治水法则是古代都江堰工程管理、水工技术管理的最高准则,从某种意义上说,也是最重要的规章制度。这些法则皆刻石立在二王庙内,皆朗朗上口,言简意赅,画龙点睛,凝练警策,便记忆、推广,又是与汉字文化高度结合的一种独特的艺术形式,是我国传统文化、都江堰水文化的一株奇葩。
历史上,由于天灾人祸等原因,都江堰曾多次遭受严重破坏,但都很快便能恢复。其重要原因之一,便是这些治水法则起了重要作用。
“检其左、堰其右”,最早见于梁李膺《益州记》③。它是对李冰创建都江堰后,迄两汉时期,都江堰渠首枢纽平面布局的总结,同时也是都江堰渠首枢纽平面布局的基本法则。它形象地指出了都江堰渠首枢纽布置的轮廓和具体做法。都江堰渠首枢纽的任务是以内江分流引水为主的。“堰其右、检其左”,正是针对内江分流引水而言。这里,“堰”指筑堰引水、排洪、排沙之意。“堰其右”,即在内江右岸设置像平水槽、飞沙堰、人字堤泄洪、排沙。“检”指控制之意,“检其左”指利用岷江在都江堰所在河弯段左侧凹岸,凿开宝瓶口,引水入柏条河和走马河。这种平面布局,把枯水期的引水和洪水期的泄洪相统一,把取水和排沙相统一,把冬季岁修中过水和淘淤相统一。
“深淘滩、低作堰”是都江堰渠首枢纽立面布置的法则,最早见于梁李膺《益州记》④。关于此六字诀,历代评价甚高,如:“治水之法”⑤、“万世治水者法”⑥、“检江立堰之法”⑦、“千古治堰之要诀”⑧等。它究竟产生于何时,始载于哪部文献,却颇有争议。一般认为,六字诀出于李冰,这几乎是蜀地治水者和有关学者的一致看法。
深淘滩,就是指每年岁修时,把宝瓶口上游凤栖窝一段河槽中淤积下来的沙石彻底挖淘。用人工办法以补充水流排沙之不足。目的是要保证下游引水的水位,保证灌溉用水。古有“深淘一寸,得水一寸,深淘一尺,得水一尺”之说。所谓深淘也是相对的,只是达到一定的深度,过深则在宝瓶口形成门槛,影响水流流态。古人深淘标准,皆树以标志,或以石马、或以卧铁、或以铜标及标准台。目的在于保证春灌期间内江有足够的过水断面,从而保证宝瓶口引进足够的水量。
浅包堰,低作堰,即低作飞沙堰和人字堤。飞沙堰是用笼石垒成,即先铺顺笼,再在顺笼上包铺顺着溢流方向的筷子笼。所谓浅包,就是少铺几层筷子笼,不要作得太高。飞沙堰集分、排、控三种功用于一身,既排沙,又分洪,还要控制入内江水量,既是一个排沙道,也是一个溢洪道。经一年的冲刷,其堰堤上的竹笼等建筑已基本损坏,堰内外堆积大量沙石,必须全面维修,次年才能正常工作,发挥效益。维修此堰的关键是在低”、“浅”上下功夫。不宜过高,过高就会减弱它的功能。它低到什么程度,要根据保证春灌用水流量相应的水位高程来确定。以宝瓶口观测水位的旧水则来衡量,飞沙堰堰顶高程相当于十三划就够了。
另外就飞沙堰的飞沙、泄洪及其自身安全而言,低作堰也是有利的。都江堰凤栖窝河段,每年冬末沙石淤积量在一万立方米左右,数量大略固定。每年冬春水枯时,在鱼嘴处先后分别拦断内、外江,进行清淘。如冬末不断流岁修淘淤,或淘淤不到原河床,则来年就引水不够,难以满足灌区抗御春旱的用水要求。若凤栖窝河段清淤彻底,则宝瓶口即可全部引进内江340立方米/秒流量,飞沙堰不会溢流。当然也可以不清淤或少清淤,加高飞沙堰顶,以导引更多流量进入宝瓶口,但这样就将减少飞沙堰宣泄内江洪水的能力,宝瓶口多进洪水,又将造成灌区水害。因此堰顶不能筑高,而要“低作”。浅包人字堤,就是在“堤后用筷子笼横排密抵,埂既坚牢,又能渗水让水”。“低作”、“浅包”的目的,是可以“使有余之渠水泄于外江”,不然的话,江涨横溢,外江不能泄水,而水势偏注内江,成都一带也会有洪水。
深淘滩与低作堰,是相辅相成的,缺一不可的两个方面。它用朴素的哲学思想,以一深一浅、一引一分正确处理了引水与排沙的矛盾。故历代都把这六字诀奉为至宝,代代相传,成为维修与护理都江堰的必遵之法。“六字诀”对两千多年来都江堰的治理,有极大的指导意义和深刻的影响。
汉代扬雄曾对都江堰治水指导思想进行总结。扬雄在《太玄》第四说:“夫作者,贵其有循而体自然也。其所循也大,则其体也壮,其所循也小,则其体也瘠。其所循也直,则其体也浑,其所循也曲,则其体也散,故不惧所有。不强所无,比诸身,增则赘而割则亏,故质干在乎自然,华藻在乎人事也。”“圣人存神索至,成天下之大顺,致天下之大利,和同天人之际,使之无间也。”⑨“水顺则无败,无败故可久也”⑩这里,已把都江堰“乘势利导、因时制宜”的思想总结出来了。都江堰渠首位置的选择、渠首工程鱼嘴、百丈堤、飞沙堰、人字堤等,其特征皆是“顺”水势而非逆水或阻水。利用河道走势、水脉走向,无坝分水,壅江排沙,因地制宜,自流灌溉,变水害为水利,在总体效果上是堤防、分水、排沙、控流相互依赖,共为体系,在功能效益上是防洪、灌溉、水运和社会用水相结合,最大特征是历二千二百多年经久不衰。都江堰在建、管、用等方面,正是巧妙利用了渠首所处岷江河段天然弯道的地形,利用了岷江、白沙河汇流后的不同水脉,利用了该河段流量大、坡度陡、取水高程高的优良自然条件,根据不同的时代,不同的季节,做出不同的调整,以最佳工程去分洪、引水、排沙与输沙。同时,还充分考虑到就地取材,充分考虑到当时民众的岁修承受能力,或以简单的临时性的“软”建筑设施,或以铁、石等“硬”建筑设施,来谋求大堰的持续生存和发展,使水资源在时段上的有限性,演进为时间上的无限性,长期造福于民。如都江堰的分沙工程,首先是利用鱼嘴前的弯道环流使内江少分沙,然后利用宝瓶口的壅水沉沙效应和飞沙堰前的侧向环流,使内江中大部分底层泥沙通过飞沙堰顶,随洪水排走;最后才是在岁修中用人工将内江河段中的淤沙掏出来。可谓“乘势利导、因时制宜”的典型。
三 水利科学技术
秦汉三国时期,巴蜀地区科技发明内容甚多,许多在前文已有论述,如天文方面、铁农具的普及方面、百炼钢方面、医学方面等。下面着重讨论水利科学技术。
在正常情况下,古代都江堰必须每年岁修,每隔三、五年得大修一次,此外随时都可能抢修。换言之,大堰的正常运行,必须以一整套工程管理为基础。
相传李冰还在都江堰渠首埋石马,作为每年岁修时“深淘滩”的标准。以牛马为神,是蜀文化及其原始宗教的一大特征。李冰利用蜀神石马,来调动蜀人参与岁修的积极性,同时它又兼具标尺与镇水石神的功能。这表明李冰时已有了严格的、科学的岁修。西汉、东汉蜀郡的“都水”衙门、三国蜀汉时期的堰官,其职能之一便是组织每年的岁修。
(一)笼石技术
笼石技术是都江堰水利系统的重要技术之一。近年在成都方池街考古工地中,曾发现春秋、战国时期的竹笼遗迹,证明早在秦入巴蜀前,笼石技术已在西蜀的水利工程中普遍使用了。笼石技术应是成都平原的原住民、主要是氐人的传统技术。关于都江堰使用笼石技术的资料,《元和郡县图志》卷第三十一《剑南道上·导江县》说:“楗尾堰,在西南二十五里。李冰作之,以防江浃。破竹为笼,圆径三尺,长十丈,以石实中,累而壅水。汉成帝时,瓠子河决,王延世塞之,用此法也。《汉书》所谓‘下淇园之竹以为楗’。”《都江堰功小传》载笼石古法说,“笼制长三丈,径一尺八寸,形扁而面平,椒眼参差,实以大小圆石。”《都江堰工程述要》:“每条长约丈,直径一尺八寸,顺蔑宽三指,横蔑宽一掌,笼成重百斤,取江滩卵石,纳石满笼中,层层累积,其间系以木桩。”此二记载虽然较晚,但都是传统技术,变化不会太大。当然,笼的长短、大小,不仅各时代有所不同,主要应与使用在不同的位置有关。不过,都有一个共同原则:那就是无论洪水来势多凶多猛,这些竹笼必须安如磐石,稳如泰山,且须能承受住一年洪水的检验。这就要求笼石本身必须要有相当的重量。由于笼石太重,不可能搬运,当时一般是先把空竹笼放到需要的位置,并按地形需要的弯度把它摆好,然后再装卵石、封口。最下面一层的笼石一般都还要打木桩将其固定。都江堰治水三字经中有“笼编密、石装健”,即就此技术而言。笼眼根据当地卵石大小编成一石一眼。清末民国时期,一条笼约需竹65公斤、净重45公斤左右。装满卵石的标准竹笼,规定长度为10米,宽0. 67米,高0.4米。竹笼的编制可长可短,可直可曲,但要按标准笼计算。笼石的特点在于利用竹笼的坚韧性能,把若干分散的卵石聚为庞大浑圆一体。笼石很重才能抵御洪水冲击,卵石间有大量孔隙,又能泄水,竹笼在填装卵石后仍有一定的弯曲度,能适应河床的弯曲变化。
竹笼除用于鱼嘴分水外,还广泛用于护岸工程、钉坝工程(支水)、笼坝工程(拦水埂)、溢流坝工程和护基工程等,在岁修、防洪抢险方面作用较大。若干条笼组合起来,可构成堤埂、护岸、导水埂、挑水坝、分水鱼嘴、溢洪坝等。成都平原,除都江堰渠首外,在其他水利设施中也广泛使用这种技术。
竹篾虽具有一定坚韧性,但性能变化较快,经水冲木撞,日晒雨淋,过不了几月便脆弱易断,到次年洪水来到之前,必须重换,成为岁修的主项。但它在古代那种科技水平条件下,总的看来仍是瑕不掩瑜。时至今日,笼石技术仍被都江堰工程局部保留。
(二)杩槎技术杩槎技术是都江堰水利系统的重要技术之一。每到冬天枯水季节,在渠首用特有的“杩槎截流法”筑成临时围堰,修外江时拦水入内江,到了修内江时又拦水入外江。清明时节内江灌区需水春灌,便在渠首举行既隆重又热闹的仪式,拆除拦河杩槎,放水入灌渠,这个仪式叫做“开水”。杩槎主要用于拦水、分水,是都江堰最古老并一直保留到近现代的传统技术之一,使用量很大,效用非常明显。按传统规定,每年霜降节(10月23日前后)祀神(祀李冰),外江河口开始下杩槎截流,立春节(2月4日前后)外江岁修工程完成放水。随即在内江下杩槎截流,清明节内江岁修工程完成放水。这种统一的断流岁修,河干施工,既方便,又节省人力、物力、资金耗用不多。杩槎所用木料以本地所产桤木、麻柳木、青杠木等为主,长度视水深浅而定,约在六米至八米间,直径约十八至二十厘米。杩槎结构非常简单,主要是用三根木柱架成,前两根名“罩面”,后一根叫“箭头”。捆束的竹绳叫“牵滕”。在杩槎二分之一处另绑横木,称“压盘木”。为加强稳固性,通常于杩槎二分之一处的盘杛上,加制竹篼,纳卵石于兜内,以增加压力,使其不易被水冲翻,名“压盘”。杩槎间互相连接之顺木叫“薝梁”,其道数视水之深浅而定。薝梁外竖排之木棍叫“杄子”,杄子外通常置三层竹篱笆(方眼):第一层名“花栏”,第二层名“捶笆”,最外一层名“罩席”。罩席外加培粘土,以防渗漏。一个杩槎俗称一洞。古代都江堰渠首每年通常约用杩槎一百二十洞左右,外江四十至五十洞,内江六十至七十洞。数十个
杩槎相连,便构成了一个临时的挡水坝,然后再进行河道岁修。杩槎的安放与拆换都较方便,不但可以载流,且可当作水闸,调节水量。杩槎操作过程中,有许多专用名称,如将其抬送到河边,叫“抬杩”;放上船运到截流地点,叫“吆杩”;把杩槎放入水中扯正叫“立马”;绑好堰梁,压上石头使其稳定,叫“定杩”。
(三)石人、石马石人、石马是都江堰水利系统的水则、水标。在渠首,李冰设计了三个石人水则。《华阳国志·蜀志》说:“李冰于玉女房下白沙邮作三石人,立三水中。与江神约:水竭不至足,盛不没肩。”三石人,又称“三神石人”,应是土著蜀人所崇信的治水有功的三位神人,很可能是大禹、杜宇、鳖灵。立三石人时,李冰还举行了隆重而肃穆的盟约仪式,举酒与江神相约:水位在枯竭时不能低于石人的足部,水位在暴涨时不能淹没石人的肩部。这三个石人,分立于三水汇合口,实际上是三个水则,可观察、测定水位。据多年观测的资料,内江二王庙水位变幅为4米。按“水竭不至足,盛不没肩”来算,足部至肩部的距离就略大于4米,石像的高度估计至少应在5. 5米以上。李冰所刻的三石人,与后来出土的东汉李冰石像不同。李冰是将这三尊石像分别刻在三条江边,同时具有水则和镇水的功能;出土的东汉李冰石像,虽是模仿李冰的做法,但他所刻的石像主要是作为水神,不具有水则的功能;且其仅高3·05米,小于内江水位变幅,也无法作为水则。三水,指渠首上游的岷江,鱼嘴分开的内、外江口,及外江又分水流入羊摩江的入水口。
内江凤栖窝凹岸一带,每年淤积大量沙石,为岁修的大项。“深淘滩,低作堰”六字诀,被视为治理都江堰的根本大法,“循之则治,失之则乱。”岁修淘滩时,人们经过不断的实践,探索出一个合适的深度,于是建立标记,作为淘滩的准则。相传李冰创建都江堰时,曾在凤栖窝下埋有石马作淘滩标记。明曹学佺《蜀中名胜记》卷六说“都江口旧有石马埋滩下。”道光时,强望泰淘河挖出二石兽,或以为是李冰时的石犀,或以为是李冰时埋的石马。
(四)干砌卵石埂与木桩工程干砌卵石埂与木桩工程也是都江堰水利系统的重要技术之一。干砌卵石埂是由卵石组成的点、线、面相结合的整体。按工程需要可砌成堤埂、护岸埂、鱼嘴分水堤、溢洪坝、坦坡(大头向下,小头向上,个个靠紧)、护岸脚等。埂面卵石要求长而扁,大小匀称,填心卵石则大小均可。木桩工程是为了加固卵石埂、竹笼埂打下河底1~2米深。用于堤埂、护岸埂基脚的保护,分水鱼嘴周围栽桩、导水埂两边栽桩,溢洪坝栽纵横格子桩等。
(五)分水与治沙分水,怎样分水,分多少水,是水利管理部门行使管理权限的重要手段之一,也是征收水费的主要依据之一。
平梁制口、筒口是都江堰水利系统的重要技术之一。平梁制口、筒口分水是都江堰灌区官管的重要手段之一。在分水鱼嘴两侧的支河口上,早期多用竹笼、宽顶的长度,通常由都江堰的职能管理机构(如清代的水利同知衙门),按向官府交纳赋税之多寡、按每年派出岁修民工之多寡、按两支渠的灌溉面积等比例来设置。事实上,它是古代堰官管理、制约灌区的一个重要手段。
都江堰渠首修建在流量大、坡度陡、推移质泥沙多的峡江上,其上游年均输沙石总量约650万立方米。岷江至都江堰渠首,河道突然展开,由山谷进入平原,水缓沙停,势所必然。都江堰从渠首到灌区,每年都要对大小河渠进行岁修淘沙。要引水就必须治沙,在分水的同时治沙。分水治沙技术为都江堰水工技术中最重要的一项技术。都江堰的治沙总是和治水结合在一起的,治沙技术与水工技术形成一体。这也是都江堰作为天、地、人相协和,环境保护、生态建堰与可持续发展相结合的最佳典范的根本原因之一。千百年来,都江堰的治沙技术一直是水利同行们高度关注的焦点,历代许多水利家、各种各样的学者都进行过探索与总结。总的说来,都江堰的治沙技术诀窍是因地制宜,辨证施治。
古代都江堰治沙技术与方法的最大特征是借水排沙,其基本原理是选择适当的位置,配以必要的工程,利用不同的水脉,借助水流冲沙、排沙、治沙,逼使沙石欲停则动,达到用水渠道多进水、少进沙的理想效果。鱼嘴为分水排沙的第一关。它位于岷江大河湾凹岸下游,正好能够充分发挥水流弯道环流功能。当流量至每秒1700立方米以上时,岷江上游来水经过关口挑向左岸的盐井摊,再折向右岸的马角沱,又转冲内江。内江口处于“正面取水”,外江则处于“侧面排沙”的理想位置。据测量,当外江分流比为35·8% ~39·1%,分沙比为42·3% ~52·8%,分沙比明显大于分流比;而内江,每年进入的卵石仅占岷江总来量的26%。鱼嘴的这种无坝分水功能,为古代川西坝普遍采用。川西坝的小鱼嘴比比皆是,不胜枚举。在整个“以万亿计”的灌溉渠中,几乎在每条干渠、斗渠、支渠的分水处,都有—个小型的分水鱼嘴,以解决分水、排沙等问题。从某种意义看,川西坝的灌溉系统,也就是一整套鱼嘴分水、治沙系统。当然,这个系统的出现,与成都平原的地形有关。成都平原西北高、东南低,平均落差千分之四点四,为鱼嘴分水、治沙,自流灌溉造就了先天优越条件。飞沙堰为都江堰渠首排沙第二关。当水流进入内江后,主流沿右岸走,直冲虎头岩,形成一波三折,前面又受宝瓶口塞水的阻拦,根据弯道环流原理可知,这时表层水冲向虎头岩,而底流就转向其对岸的飞沙堰,形成螺旋形环流,底层的推移质即横向被推出飞沙堰。当内江的进水流量达到每秒1000立方米时,飞沙堰的分沙比可达80%以上,剩下少量沙石多滞留在凤栖窝一带,只有较少一部分能从宝瓶口进入下游灌区。鱼嘴、飞沙堰引水与治沙辩证一体,二者时间上统一,空间上分开,真正做到了天地人巧妙结合。内江的主要功能是输水灌溉渠道,外江的主要功能是排洪。洪水季节,外江排洪比为60%,排沙比却高达70~80%。灌区内的其他小鱼嘴,若分流双支,一支的主要功能是灌溉、另一支的主要职能是泄洪,就要精心选择鱼嘴的位置和角度,借水势让排洪水道多分沙。若两支分渠皆为灌溉渠道,分水分沙的比例就应相等,不然势必引发矛盾。
壅水治沙是都江堰的治沙诀窍。都江堰渠首,从鱼嘴分水至宝瓶口长约一千二百余米,宽约七十米。宝瓶口宽度仅为12~20米。水泻不及,迫使回流,出现壅水现象。流量愈大,壅水愈烈,流速愈慢。水中泥沙随之沉落,集中沉积在凤栖窝一带,为每年岁修疏淘之大项。鱼嘴至宝瓶口的内江河床段,又成集中沉沙的天然沉沙池。这又方便了每年的岁修,若无此壅水沉沙效应,灌区下游岁修工程将分外艰巨。凤栖窝一段河床,表面的沉积大卵石,平均直径通常在300毫米以上。清代早期,鱼嘴、飞沙堰消失,岷江直接从人字堤顶端分水,大大缩短了这壅水沉沙池的长度,大量泥沙淤积在宝瓶口以下,且淤沙总量更多得多。
鱼嘴以下,内江右岸设有三个溢洪道,即平水槽、飞沙堰和人字堤。从整个都江堰历史时期看,飞沙堰为其中的主要溢洪道。汛期江水大溜受宝瓶口阻顶,水位壅高,通过飞沙堰侧向溢洪。这时水流产生强大的横向漩流,掀起大量重质底沙,由左下而右上带过飞沙堰。在宝瓶口之前的治沙三项技术措施是“分沙”、壅水“沉沙”和“排沙”,这三项技术措施是通过鱼嘴、宝瓶口、飞沙堰三大建筑物的整体位置、合理布局、相互配合、相互制约、密切联系,又通过每年岁修的“深淘滩,低作堰”,方得以实现。
平梁制口是都江堰灌区常见的分水治沙技术之一。若两支渠同为灌溉渠,通常采用平梁分水、分沙。在平梁制口的上下游,严禁随意淘挖。若两支渠一支主灌,一支主排洪,则将灌溉河渠布置在凹岸。有天然的凹岸当然更好,若没有则用人工挖成凹岸。传统做法,一般让靠凹岸一边水渠的平梁呈一定斜度,堰顶从凹岸向凸岸略倾,斜度约1%左右,便可让凹侧支流进沙较少。
束水攻沙是都江堰传统行水治沙技术之一。在干、支溪的滩、洲之处,要达到“遇弯截角、逢正抽心”的效果,若仅靠人力淘挖,事倍功半,通常是借助水力冲深浅槽,事半功倍。具体做法是:将附近挖出的大卵石,作竹笼顺坝或丁坝,束窄过水断面加大流速,以便冲深抽心槽道。许多支渠一分为两,在下游合二为一。汛期,两支河槽受水不均,泄流不畅,最易出险,冲决河堤。此时往往用竹笼锁坝,堵塞曲支、“塞支强干”,使大流经正直河段,束水冲深渠槽。束水攻沙是治沙治水的一种辅助手段,借以扩大“截角”与“抽心”工程的效果。
行水输沙是古代都江堰灌区常用的分水治沙技术与方法。灌区内的河渠,一般都灌排兼用,春季引水灌田,夏秋排洪泄水,行水又输沙。传统观念认为,干、支溪中冲淤的泥沙,应相对平衡,过多会造成河堤溃决、洪水横溢,过少则说明分配不均,势必导致相邻河渠中泥沙过多。古代堰官一般通过一定的技术和方法,在让干、支溪通过一定流量的同时,也要输送一定的泥沙,使水沙平衡、冲淤平衡。对于失去平衡的干、支渠,则通过岁修等,使其恢复平衡。行水和输沙,对河渠断面要求不同。行水以流速大的窄深式渠道为好。输沙以宽浅式渠道为好。是从行水着眼,还是从输沙着眼?历史上,各县、乡、村多首先考虑行水,堰官则多着眼输沙。表面看,行水是主要的,但输沙效果不好,又会破坏平衡,导致相邻河溪网的“冲塞”,影响行水。要使河渠稳定、持久地行水,须着眼于输沙,有时输沙还是第一位的。宽浅式河渠不仅输沙效果较好,还因河渠宽浅,长途输水导致水温增高,进入田间有利育秧(都江堰水来自岷山融雪,水温偏低)。宽浅的河渠还有一大好处,其岸坡普遍较低,不易垮塌,且便于淘修。历史上,都江堰灌区内干、支、斗、农等渠系配水工程,一般都做到行水输沙比例相近,故能将悬移质泥沙均分到灌区田间。除特大洪水和其他异常情况外,灌区田间,每年平均淤积厚度约为0·32~0·55毫米。
作者简介:罗开玉, 1953年生,男,博士,成都武侯祠博物馆研究员。
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