一個大學老師論李冰與都江堰

中國歷史上有一大堆的太守,但是這一個太守不一樣。

1939年的都江堰安澜桥

我們不知道他出生的年代,也不知道他的祖籍在何地,更不知道他是從那裡獲知水利工程的知識與經驗,祇知道西元前256年(秦昭王51年),四川的蜀都,上任了一個新的太守,名叫「李冰」。中國歷史上有一大堆的太守,但是這一個太守不一樣,他的名字跟長江一樣的源遠流長。

四川位於長江的中游,因為有四條長江的支流,由北注入長江,所以稱為四川。這四條支流裡,以岷江最容易氾濫成災。岷江源自甘肅與四川交界的摩天嶺,海拔四千公尺的高峰,春天時由雪溶化的河水,自四川的北方奔騰而下,挾帶河岸兩邊軟弱的砂頁岩與泥岩,幾近筆直的往南方流,到了灌縣,地勢變坦,大量的污濁水流四處橫流,造成巨大的災害。灌縣以東廣大的平原,都是早期長江的沖積平原,為棕黃色的砂壤土,土質固然肥沃,但是土壤留不住水,亟需岷江的水灌溉作物,但是岷江像是一個美麗的潑婦,被人所需要,卻是難以親近。

對於居民對岷江水害的呈請,儘可畫押如擬往上一丟就可以,李冰卻帶著兒子二郎,親往現址仔細調查,他決定率民治水。以工程之艱鉅,以失敗之多數,這是中國少見的一段可歌可泣的抗災史。但是以科學的角度來看李冰父子的治水工程,會訝異二千多年前的中國,怎麼會有如此優秀的技術。

以大壩擋水不是中國獨有的技術,早在六千五百年前埃及人就有築壩的記載,在二千五百年前的中東也有壩工遠址,但是這些壩都是在河中堆土、砌石所建的矮壩,一般壩高都在3~8公尺,而且是建在河中,在洪水時容易被水流沖垮,蓄水時也容易積沙淤塞。

一個理想的水壩要有四個基本的功能:第一、壩要有足夠的高度與長度,才能截流洪汛時期多出的水,以補充雨水不足時的用水所需。第二、水壩要有洩洪道,將過多的進水排除,以保持壩體結構的安全,防止水壩地基的滑動。第三、水壩要有防淤除砂的功能,以免河川上游帶有河砂淤塞在水壩之前,造成水庫之死。第四、水壩進水、排水、除砂的操作,需要訂下準則,近代的水庫工程,用了精定的數學計算,壩體的壓力分佈,更好的混凝土材料,以防止壩體的滲水,用灌漿壓密技術加強地基的穩定性,都是要達到上述的四個基本要求;但是一個水庫用了幾十年,仍然產生嚴重的問題。例如:台灣的阿公店水庫、石門水庫有嚴重的淤砂問題,埃及的尼羅河大水庫更造成下游水資源的枯竭,破壞環境生態。李冰父子不懂精密的數學計算,沒有高效率的機械幫助,所建的「都江堰」水壩竟然用了一千五百年,到了元朝才崩掉毀壞,清朝年間又再復修,使用至今也有三百五十年了。

「都江堰」為什麼能夠使用這麼久?最主要的關鍵是,李冰父子建的不是擋在河中的水壩,而是座落在河邊的「離巢水壩」。因為施工困難,世界上很少有離巢水壩,台灣有許多水庫,離巢水庫也祇有烏山頭水庫一座。另一個成功的關鍵,都江堰的壩體是鑿穿的一座山,不是一般的土石壩或是混凝土壩,不動如山是最好的壩體。這個天然壩體就稱為「離碓」,鑿穿的入水口稱為「寶瓶口」。鑿穿一座大山以引水,在二千多年前是何等困難的一件事,要如此設計建造,更是一流的決策。

李冰父子建都江堰,材料都是取自現場。為了分岷江以取水,他們用四川的大竹子做成竹筏,盛山上大石,一船、一船的沈在河中,這稱為「分水魚嘴」。分水魚嘴的西方,流有岷江百分之六十的水量,稱為「外江」,仍屬於岷江主流道。分水魚嘴的東方稱為「內江」,引百分之四十為岷江水,進入寶瓶口。秋季岷江水少,李冰父子築有成串「榪槎」阻擋上游之水,以淘除壩前淤砂。「榪槎」是三隻大竹架成的三角架,上面以繩網住大石,沈入水中,再以橫木一一相聯,石縫處封有黏土,就可以阻礙水流。這是一種可以移動性的結構物,一年隔內江之水,清裡面淤泥,隔年阻外江之水,再去外江淤泥。現代的水壩施工就缺「分水魚嘴」與具有移動性的「榪槎」,以致下游取不到足夠的水,造成環境破壞;上游的無法斷水,以致難以去除水壩內的淤砂。

在內江與外江之間,李冰父子也建有一個溢洪道,以免岷江的水積太多,可以經過溢洪道進入外山,這個溢洪道也是一道較低的石壩,取名為「飛沙堰」。

為了知道河道之內是否淤砂太多,李冰父子在河道內沈有五隻石犀牛,成為河底量測不變的基準點。為了要觀測水位的深淺,在河中另立有三個巨大的石人,提醒都江堰的管理者注意,水位不能低於石人足下,過低則多引江水,水位高過石人肩部,就少引水。

整個內江、外江、引水口至接水渠道,皆以大卵石建有堤防,堤防上還有護岸工程,保護河道,這些堤防當時取名為「金剛堤」。水進了寶瓶口後,有一個引水網絡渠道,縱橫交錯百里,將水流至成都平原的每一角落,這使得成都平原成為稻米之鄉,有「天府之國」的美譽。

都江堰是中國最有名的水利工程,貢獻也非常的大。近代建造大壩的科技更進步,理論更先進,但是一傳出那裡要築壩,百姓紛紛抗爭,媒體不斷鞭笞,環保抗議之聲四起,為什麼與李冰父子的時代有這麼大的不同?這是近代的決策者所應該深思的。李冰的都江堰是把岷江之害,改成全民之利,近代的水庫是否把一條眾人以為不錯的河段,改成專屬少數人之福利?李冰的建造技術雖古老,但是處處顯出用心,現代的工程技術雖進步,卻處處偷工減料,這叫人民相信什麼?

最後,李冰的都江堰是非常注意結構的安全,並順地勢鑿山取水,並且祇取岷江部分的水,處處顯出細膩與愛護百姓之用心。這對以「經濟利益」為第一優先考慮的近代工程,是不是缺乏了一個重要的因子,是李冰父子考慮到的,而近代的決策者忽略的。

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