摘要：本文從都江堰水利工程的總體運(yùn)作原理出發(fā)，揭示了其具體的設(shè)計(jì)理念。以現(xiàn)代水利工程中的典型———三峽工程為例，由點(diǎn)到面指出了現(xiàn)代水利工程規(guī)劃中存在的共性問(wèn)題，提出了將都江堰水利工程的設(shè)計(jì)理念運(yùn)用到現(xiàn)代水利工程上來(lái)的具體措施，以尋求人與自然的可持續(xù)發(fā)展，僅供參考。
關(guān)鍵詞：都江堰；設(shè)計(jì)理念；現(xiàn)代水利工程；可持續(xù)發(fā)展
當(dāng)前，我國(guó)新一輪土地利用規(guī)劃修編正如火如荼的展開(kāi)。此次規(guī)劃修編從國(guó)家、省、市、縣和鄉(xiāng)(鎮(zhèn))五級(jí)規(guī)劃體系入手，遵循規(guī)劃指標(biāo)之間的逐層控制、上級(jí)指揮下級(jí)的原則，對(duì)管轄范圍的土地實(shí)行統(tǒng)籌布局規(guī)劃，為土地將來(lái)的開(kāi)發(fā)、利用和保護(hù)提供指導(dǎo)依據(jù)。水利工程規(guī)劃作為土地利用規(guī)劃的一部分，占據(jù)了舉足輕重的位置。都江堰工程作為重要水利樞紐工程，其優(yōu)良的灌溉、防洪、供水等功能，引發(fā)了國(guó)內(nèi)外專家和學(xué)者的高度關(guān)注[1]。都江堰以無(wú)壩引水為主要特點(diǎn)，到目前為止是世界上存在年代最久并且多年來(lái)一直發(fā)揮其作用的大型水利工程，代表了勞動(dòng)人民不畏艱險(xiǎn)、開(kāi)拓自然的勇氣和智慧[2]。一般而言，水利工程的壽命，最多以百年來(lái)計(jì)算。然而，都江堰水利工程在歷經(jīng)千年滄桑后，仍沒(méi)有發(fā)生反�，F(xiàn)象。因此，都江堰是以人和自然協(xié)調(diào)共處為核心理念的水利工程之代表，它可以持續(xù)留存的本源值得鉆研和討論，它充滿智慧的設(shè)計(jì)理念更值得被應(yīng)用到當(dāng)代社會(huì)多種生產(chǎn)生活中去。
1都江堰運(yùn)作原理
渠首工程和灌區(qū)工程共同構(gòu)成了都江堰水利工程的兩大重要部分，渠首工程除了魚(yú)嘴分水堤岸、飛沙堰、寶瓶口，還包含了各種小型工程設(shè)施。灌區(qū)工程主要是平原灌溉區(qū)域的河、渠、水庫(kù)等工程。作為都江堰流域的首道防線，魚(yú)嘴分水堤至關(guān)重要。分水堤將岷江一分為二，形成了內(nèi)江和外江，其中內(nèi)江為人工開(kāi)鑿的引水渠，外江是長(zhǎng)江的主流。修建水堤時(shí)，內(nèi)江河床稍微低于外江，這就構(gòu)成了類圓弧型彎道，從而岷江表層水進(jìn)入內(nèi)江更為方便。由于枯水季水流量較小，水流通過(guò)彎道，順應(yīng)地勢(shì)地形規(guī)律，約六成的水流入內(nèi)江，剩下四成水流入外江。豐水季內(nèi)江與外江的分水比例則互換，直接解決了成都平原枯水季的灌溉問(wèn)題和豐水季的洪澇問(wèn)題。魚(yú)嘴的修建依靠地勢(shì)，達(dá)到了“分四六、平潦旱”的高效作用[3]。飛沙堰上距魚(yú)嘴700米，下距寶瓶口200米，是內(nèi)江的泄洪道。正常狀態(tài)下，飛沙堰通過(guò)對(duì)內(nèi)江堤岸產(chǎn)生的作用，把水阻至寶瓶口，保證了平原的正常用水量；豐水季時(shí)，飛沙堰在控制流入寶瓶口水量的同時(shí)，又把水中的易沉淀顆粒物、零碎塊狀砂石拋至外江，確保內(nèi)江通暢。寶瓶口，是指起調(diào)整上游水位、控制下泄流量作用的河口，因其與瓶口相似且具有獨(dú)特功能，故被命名為“寶瓶口”。寶瓶口協(xié)同飛沙堰，可達(dá)到良好控制內(nèi)江進(jìn)水量的效果。正常情況下內(nèi)江可以灌溉成都平原上大面積的農(nóng)田。當(dāng)內(nèi)江水位到達(dá)限制高度時(shí)，河水就會(huì)流入外江，在寶瓶口的制約下，起到泄洪的作用。由于西高東低的地勢(shì)，內(nèi)江水在流入瓶口后會(huì)沿著大小各支渠不停分流，最終形成自流的灌溉系統(tǒng)。都江堰渠首工程中三大主要工程之間協(xié)調(diào)配合，結(jié)合地勢(shì)、水文、力學(xué)特性，構(gòu)成了完整的水利工程體系，從而發(fā)揮了引水、灌溉、分洪、排沙的作用[4]。
2都江堰設(shè)計(jì)理念
李冰在都江堰水利工程建設(shè)中始終貫徹著三個(gè)治水理念，即“深淘灘、低作堰”“因時(shí)制宜”“遇灣截角、逢正抽心”。這三個(gè)理念對(duì)應(yīng)了疏堵結(jié)合、動(dòng)態(tài)變化、因勢(shì)利導(dǎo)的規(guī)劃原則。都江堰水利工程重視人與自然的協(xié)調(diào)一致，這也體現(xiàn)了中國(guó)古人對(duì)人與自然關(guān)系的獨(dú)到見(jiàn)解。雖然他們?yōu)闈M足自身生產(chǎn)和生活的需求也主張改造自然，但是受到本土道家思想的影響，在處理其與自然的關(guān)系時(shí)依舊保留著較高的底線。因此從“道法自然”的思想中可以窺見(jiàn)，中國(guó)古人在對(duì)自然的利用與改造時(shí)，往往將敬畏自然作為底線，在此基礎(chǔ)上力求達(dá)到與自然和諧共處的動(dòng)態(tài)平衡。
2.1疏堵結(jié)合原則
疏堵結(jié)合是在內(nèi)江河道、寶瓶口前飛沙堰段處理的原則。其對(duì)應(yīng)了“深淘灘、低作堰”六字訣。“深淘灘”是說(shuō)維護(hù)疏浚內(nèi)江河床時(shí)，需要挖到深淘標(biāo)志點(diǎn)（一般是先前埋在河深處的鐵塊），以滿足內(nèi)江進(jìn)水量達(dá)到灌溉要求。“低作堰”是指降低飛沙堰的高度，以內(nèi)江臥鐵兩米為上限。既要使枯水季江水量易于控制，還要不能妨礙洪水季的泄洪、排沙。因此“深淘灘、低作堰”實(shí)質(zhì)上就是尋求“疏”和“堵”的平衡結(jié)點(diǎn)。疏，是從錯(cuò)綜復(fù)雜的現(xiàn)象狀態(tài)中要找出根本的矛盾和問(wèn)題，還原其本來(lái)面目，順應(yīng)自然的發(fā)展；堵，則是對(duì)未發(fā)生的或?qū)⒁l(fā)生的問(wèn)題進(jìn)行防控，從問(wèn)題的源頭以解決問(wèn)題。疏堵結(jié)合，往往能最有效的控制形勢(shì)，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。
2.2動(dòng)態(tài)變化原則
動(dòng)態(tài)變化是說(shuō)在治水過(guò)程當(dāng)中，綜合考慮時(shí)間尺度、空間尺度以及外界動(dòng)態(tài)要素，因時(shí)制宜采取合適的處理措施。這就要求整個(gè)水利工程設(shè)計(jì)中要充分考慮河流的主次流向、河床的軟硬深淺、地勢(shì)的起伏高低最終結(jié)合枯水豐水季的流量變化特點(diǎn)，在不嚴(yán)重破壞自然條件的情況下最大限度的發(fā)揮水利工程對(duì)人類的作用。依據(jù)這一原則，規(guī)劃將更加具備靈活性，以便快速順應(yīng)環(huán)境的變化，做出應(yīng)對(duì)措施。
2.3因勢(shì)利導(dǎo)原則
與因勢(shì)利導(dǎo)相對(duì)應(yīng)的治理措施是“遇灣截角、逢正抽心”，“遇灣截角”是指將河流直角彎道修改成帶弧度的樣子，一般修改方法就是將凸岸的銳角切斷，以緩解水流的沖刷作用。“逢正抽心”指在對(duì)主河道的核心部位深挖，使得江水能按照一定的軌跡流動(dòng)。具體來(lái)說(shuō)就是在出現(xiàn)多條直河道或交叉溝時(shí)，應(yīng)挖深河床中部，以便匯聚主流，使江水“安流順軌”，避免洪水對(duì)河岸和農(nóng)田的毀壞。因勢(shì)利導(dǎo)原則更多的是指在規(guī)劃中減少對(duì)于自然地改造，依附于自然的特殊性達(dá)到綠色規(guī)劃、生態(tài)布局的目的。
3現(xiàn)代水利工程中存在的問(wèn)題———以三峽工程為例
3.1三峽工程概況
興修三峽工程，自孫中山先生提出至今，一直是中國(guó)人民的宿愿。特別是當(dāng)全國(guó)工作重心隨著十一屆三中全會(huì)召開(kāi)后轉(zhuǎn)移，各行業(yè)對(duì)電的需求急劇增加，建設(shè)三峽工程顯得愈發(fā)重要。因此三峽工程于1992年經(jīng)全國(guó)人大批準(zhǔn)建設(shè)，并于2009年全部完工。三峽工程的混凝土重力壩壩長(zhǎng)2335米，基底寬115米，頂部寬40米，正常蓄水位175米。壩體可經(jīng)受特大級(jí)別洪水，并且最大下泄流量可達(dá)每秒鐘10萬(wàn)立方米。三峽電站也是世界裝機(jī)容量最大的水電站，早在2014年就刷新了全球單座水電站年發(fā)電量的記錄。為其專門(mén)建設(shè)的三峽輸變電工程，覆蓋了半個(gè)中國(guó)的輸電范圍。除此之外它具有的世界最大內(nèi)河船閘、最復(fù)雜垂直升船機(jī)以及深水航道保證了每年的巨大貨運(yùn)量。三峽工程是集防洪、發(fā)電、航運(yùn)一體的大型水利工程。它的興建涉及面廣，影響范圍大。截止到目前人們對(duì)三峽工程的巨大效益認(rèn)識(shí)基本一致，但是對(duì)三峽工程遺留下的問(wèn)題依舊存在著爭(zhēng)議，因此該工程建設(shè)的問(wèn)題必須要充分說(shuō)明[5]。
3.2三峽工程建設(shè)存在的問(wèn)題
3.2.1破壞生態(tài)平衡，導(dǎo)致稀有物種滅絕三峽水庫(kù)的建立會(huì)導(dǎo)致原流域的水情發(fā)生變化。上游習(xí)慣在急流水域生活的魚(yú)類有可能滅絕；中下游魚(yú)類因大壩原因無(wú)法溯江而上進(jìn)行產(chǎn)卵，庫(kù)尾繁殖的幼魚(yú)不能漂流下壩，同樣有滅絕的可能。此外，人類活動(dòng)頻率較三峽工程建立前會(huì)有所加強(qiáng)，庫(kù)區(qū)內(nèi)植被遭破壞、稀有生物滅絕的可能性會(huì)大幅提高。3.2.2改變泥沙沉積狀況，引發(fā)海岸后退庫(kù)區(qū)和上游河段泥沙在大壩建成后，沉積較之前增多。這會(huì)造成河口泥沙來(lái)源減少，從而使上海河口一帶土地面積增長(zhǎng)速度減慢或中斷。長(zhǎng)江泥沙在過(guò)去不僅造成巨大的長(zhǎng)江三角洲沖積平原，而且目前蘇北和上海浦東的灘涂依舊處于建造狀態(tài)。在水庫(kù)蓄水之后，徑流在水庫(kù)掉蓄期減弱，河口的陸地有可能因?yàn)楹Ｋ疀_刷力增強(qiáng)而減少。這直接威脅了海堤、沿海、沿江的安全。3.2.3加劇泥沙淤積，阻塞航道港口隨著三峽庫(kù)區(qū)修建，水流將會(huì)趨于緩慢，這將會(huì)加快泥沙的沉積，庫(kù)尾淺灘更有可能阻礙航道和河港。即使采用“放水拉沙”的經(jīng)驗(yàn)，但是由于拉沙距離的限度，這種方法有可能使淤積不斷向上游延伸，最終導(dǎo)致重慶等港口變成“死港”。3.2.4淹沒(méi)居民點(diǎn)，移民問(wèn)題難以解決。顯而易見(jiàn)，三峽工程最大的難點(diǎn)是安頓移民，項(xiàng)目總投資中約五成的經(jīng)費(fèi)被用于移民安置。三峽水庫(kù)建成后，將會(huì)淹沒(méi)數(shù)百座城鎮(zhèn)，包括兩個(gè)中等規(guī)模的城市和十多個(gè)小規(guī)模城市，最終會(huì)產(chǎn)生百萬(wàn)移民，這在世界工程史上獨(dú)一無(wú)二的。庫(kù)尾的水位假如超過(guò)了預(yù)期設(shè)置水位，新移民人數(shù)將再次上升。三峽工程的移民安置解決辦法主要依靠就地后靠或者就近遷居，但經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，由于水庫(kù)吞沒(méi)大量耕地，整個(gè)庫(kù)區(qū)出現(xiàn)人多地少的趨勢(shì)，生態(tài)環(huán)境趨于惡化。
4都江堰水利工程設(shè)計(jì)理念在現(xiàn)代水利工程規(guī)劃中的運(yùn)用
4.1疏堵結(jié)合理念在現(xiàn)代水利工程規(guī)劃中的運(yùn)用
自1987年以來(lái)，世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)提出“不僅能夠滿足當(dāng)代人的需要，而且不對(duì)下一代人滿足其需要的能力造成危害”的可持續(xù)發(fā)展理念，它已經(jīng)被應(yīng)用到可持續(xù)發(fā)展社會(huì)的各個(gè)方面和經(jīng)濟(jì)活動(dòng)�？沙掷m(xù)發(fā)展觀要求人與自然和諧共處。自然環(huán)境是一個(gè)按規(guī)律運(yùn)行的系統(tǒng)，人類是這一系統(tǒng)的構(gòu)成部分，因此，人類應(yīng)當(dāng)尊重自然、順應(yīng)自然發(fā)展規(guī)律而不是對(duì)自然的妄想操縱。疏堵結(jié)合理念就是順應(yīng)自然規(guī)律的體現(xiàn)。引入這一理念旨在讓規(guī)劃者從尊重自然、重視自然的角度上進(jìn)行規(guī)劃方案的制定。水利工程規(guī)劃應(yīng)防止過(guò)多改變擁有優(yōu)質(zhì)水文、水質(zhì)的河流和具有較高生態(tài)效益的自然資源，與之相反，規(guī)劃時(shí)應(yīng)考慮對(duì)零散資源或較劣資源的整合優(yōu)化[6]。如果在規(guī)劃時(shí)過(guò)多改造原有資源系統(tǒng)，不僅會(huì)嚴(yán)重毀壞運(yùn)行良好的生態(tài)系統(tǒng)，而且有可能造成不必要的資源浪費(fèi)，這也是發(fā)展理念的倒退。因此現(xiàn)代水利工程規(guī)劃應(yīng)注重解決自然與社會(huì)雙方的矛盾，這種矛盾的解決是實(shí)現(xiàn)人與人之間、人與自然之間平等發(fā)展的關(guān)鍵。而解決矛盾的方法是以“疏”為主，“堵”為輔，遵循事物發(fā)展規(guī)律，引導(dǎo)事物向好的方向發(fā)展[7]。這樣既保證各類生物的生存環(huán)境的優(yōu)質(zhì)性，也能貫徹可持續(xù)發(fā)展中公平的理念。
4.2動(dòng)態(tài)變化理念在現(xiàn)代水利工程規(guī)劃中的運(yùn)用
動(dòng)態(tài)變化理念要求我們從辯證唯物主義角度看問(wèn)題，通過(guò)差別性對(duì)待來(lái)尋求適合不同情況的解決辦法。在水利工程規(guī)劃時(shí)，不同的水域所擁有的資源數(shù)量和質(zhì)量不盡相同，因此照搬先前的成功規(guī)劃模式是不可取的[8]。規(guī)劃者應(yīng)該明確：水利工程規(guī)劃是人類進(jìn)行設(shè)計(jì)創(chuàng)造的一項(xiàng)活動(dòng)，水利工程不單單是要美觀，更要能夠有所作用。
4.3因勢(shì)利導(dǎo)理念在現(xiàn)代水利工程規(guī)劃中的運(yùn)用
片面追求功利是許多水利工程規(guī)劃存在的問(wèn)題，在規(guī)劃時(shí)沒(méi)有考慮到現(xiàn)實(shí)環(huán)境資源與需求，也缺少對(duì)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)見(jiàn)性，缺少實(shí)地考察調(diào)研工作。因勢(shì)利導(dǎo)的本質(zhì)是尊重科學(xué)原理，大自然的運(yùn)轉(zhuǎn)規(guī)律即是一種科學(xué)，也是自然界的秩序和內(nèi)在調(diào)和的反映。水利工程規(guī)劃以從創(chuàng)造良好的流域生態(tài)環(huán)境為宗旨，規(guī)劃設(shè)計(jì)應(yīng)將人的需求和環(huán)境保護(hù)放在核心，充分考慮水利工程使用價(jià)值實(shí)現(xiàn)的需要、人類活動(dòng)規(guī)律、不同種類的空間關(guān)系[9]。因此在規(guī)劃前要進(jìn)行大量的走訪、調(diào)查，科學(xué)論證。隨著綠色發(fā)展理念的倡導(dǎo)及物質(zhì)生活水平的進(jìn)步，人們?cè)絹?lái)越重視水利工程的建設(shè)，而如何使水利基礎(chǔ)建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展理念并駕齊驅(qū)就成為一個(gè)值得探討的問(wèn)題。那么將都江堰水利工程的設(shè)計(jì)理念運(yùn)用于現(xiàn)代水利工程規(guī)劃，也將有可能是一個(gè)以實(shí)現(xiàn)水利工程可持續(xù)發(fā)展的解決途徑。
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