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都江堰的科学价值

朱思红


  内容提要 战国时期秦蜀郡太守李冰主持修建的都江堰是世界上著名的无坝引水枢纽工程,它的修建,产生了重要的历史作用和影响。其治水思想是对前人治水经验的继承和借鉴;李冰“循自然,顺水势”的治水思想,主张人与自然的和谐统一;它利用河水自身挟沙能力排沙的思想对中国古代的治河思想产生了重要的影响;它还是一项生态水利工程。
  关键词 都江堰 继承 思想 影响 生态水利工程
  秦在商鞅变法之后,耕战理论成为秦的基本国策。法家学派视农业为国家富强的物质基础,农业由衣食之源的生活需要上升为富国强兵的国家需要。秦国日渐强大,走上了吞并六国,统一天下的道路。至秦惠王时,秦国君臣把目光移向了与秦接壤且物产丰富的蜀国。公元前316年秋,秦惠王接受司马错的建议,起兵伐蜀。秦并蜀之后,立即开始了对这个战略大后方的开发与建设。受秦统一战争需求的影响,秦昭王五十一年(前256),蜀郡太守李冰主持修建了水利工程都江堰(图一)[1],它是世界上著名的无坝引水枢纽工程。成都平原很快被经营成秦的又一大粮仓,成为支撑秦政权统治的重要经济区。而且,秦开始以蜀郡为兵力和物资的补给源,通过岷江和长江源源外运,实现对六周战争的军需供给。
  都江堰最早见诸文字是在它建成100多年以后,司马迁在《史记·河渠书》中留下了有关都江堰最早的记载:“荥阳下引河东南为鸿沟,……于蜀,蜀守冰凿离堆,辟沫水之害,穿二江成都之中。此渠皆可行舟,有余则用溉浸;百姓飨其利。至于所过,往往引其水益用溉田畴之渠,以万亿计,然莫足数也。”可见,修建都江堰的动机,主要是着眼于航运交通开发,其灌溉功能是后续开发的结果。据研究,它主要具有水运、防洪、供水、灌溉和改善城市环境等五个方面的功能[2]。都江堰水利工程的修建,产生了重要的历史作用和影响。
  首先,这一水利工程的修建,直接改善了蜀郡的交通状况和农业生产条件,成都平原很快被经营成秦的又一大粮仓,蜀郡经济迅速发展,不仅成为秦完成统一战争的战略大后方,而且是支撑秦政权统治的重要经济区。历史发展证明:秦因得蜀而得楚,得楚而得天下。
  其次,都江堰的初创还为岷江水利的发展奠定了良好的基础,促进了西南区域政治与经济中心的形成。西汉及其以后,都江堰灌区迅速发展,渠首逐渐完善,灌溉渠道迅速向成都延伸,形成了纵横平原的河流。灌区类似天然河流水道,不仅为成都平原提供了灌溉,而且带来了排洪和舟楫之利。发达的区域经济奠定了成都平原在西南的政治文化经济地位。三国至五代后唐时期,成都先后五次成为割据政权的中心,与动乱的中原相比,富庶的成都平原充满了勃勃生机,并以此享有“天府之国”的美誉。毋庸置疑,就是到了今天乃至将来,都江堰仍将发挥着巨大的作用和影响,其根本原因在于它内在的科学价值,本文就此谈如下认识,请学界同仁指正。
  都江堰的科学价值之一,是它“循自然,顺水势”的治水思想。
  李冰所处的战国时代,中原各地面临社会大变革,社会处在“百家争鸣”的局面。争鸣的焦点集中在对自然与人类社会的总体性辩证思考上。都江堰正是在这种社会背景下创造的奇迹。李冰治水“循自然,顺水势”,主张人与自然的和谐统一,在尊重自然规律的基础上发挥人的主观能动性,利用不同的水脉和地形,无坝分水,壅江排沙,因地制宜,自流灌溉。
  都江堰水利工程的规划、设计、施工和管理,都体现着一个指导方针,即:“乘势利导,因时制宜”。这是对长期治水经验的总结和利用,蕴含着深刻的哲理和科学方法,更是中国古代朴素唯物主义思想的结晶。
  所谓“乘势”就是从事物的整体或全局发展趋向中去分析问题、处理问题,所谓“因时”就是抓住事物变化的契机和关键时刻开展工作。而“利导”和“制宜”是指按优化原则办事,尊重客观规律,以最小的付出达到最佳的目标和获取最佳的效果。“乘势”与“因时”,“利导”与“制宜”阐明了深刻的自然辩证法原理和系统工程方法。正是由于这种思想的影响,才保证了都江堰的修建、管理和运行,使其长期发挥效益,实现了可持续发展。都江堰水利工程的这种治水思想是是对前人治水经验的继承和借鉴。
  都江堰是一项综合性的水利工程。在李冰入蜀之前,蜀地就有一定的水资源利用基础,这就是鳖灵治水传说和开明王朝的治水活动。
  据西汉杨雄的《蜀王本纪》记载,蜀先后有三个时代,最后一代蜀王就是蒲卑时代的望帝杜宇。这期间发生了类似中原尧舜时期的大洪水,和大禹治水一样,鳖灵治水揭开了蜀文明新的一页。鳖灵是杜宇的丞相,因治水有功,望帝禅位于他,是为“丛帝”,年号开明,公元前316年为秦所灭。考古资料也反映了这一时期蜀地水资源利用的情况[3]。
  徐中舒先生认为,在李冰来蜀之前,蜀人就已从楚人那里学习了一些治水的方法。秦人注重利用水资源,发展农业经济,所以在公元前316年后的短短几年,蜀郡就出现了成都、广都、新都等三个名都,而且都是当时的人口稠密区。他还明确指出,蜀人学习了楚人“规堰潴,町原防”的治水技术,李冰治水就沿用了这种技术。[4]。
  蜀人在李冰之前的这些治水实践,无疑为李冰创建都江堰提供了参考模式和技术储备,同时也对李冰建堰思想的完善产生了一定的影响。而都江堰自然分水分沙的巧妙运行,正是李冰对前人“以天工代人力”治水思想继承和借鉴的体现。
  都江堰的科学价值之二,是它没有一次性大批量资金投入,只需要有“岁修”工程,即就是常年的维持费用,这样的投入,人力易承受,也就容易实现。那个时代没有钢筋混凝土,但是人们借助科学的构思,用最为简单的工程材料实现了治水的目标[5]。
  都江堰的科学价值之三,是在正确认识岷江水流规律和水流输沙规律的基础上,充分利用河水自身的挟沙能力排沙。都江堰工程的建设者注意到,分流之后的外江水势就会大减,江水本身的挟沙能力随之下降,河床淤高的速度比以前加大。针对这种情况,李冰提出了“深淘滩”的治沙原则,而且要求“岁修”。这样就把因分流而导致河床淤高的问题解决了。通过这种“岁修”的模式,把人与自然的矛盾调整到一种动态的可控的平衡状态。这一点比我们现在修拦河大坝,造成人与自然相对立要好很多。也许在暂时(或较长一段时间内)人战胜了自然,处在优势。但是,大坝建成后,河水自身失去了排泥沙的能力,很快在蓄水区淤积,而且这种淤积的速度往往超出了人们事先的认识和预测,其后果可想而知。这种利用河水自身挟沙能力排沙的思想对中国古代的治河思想产生了重要的影响。明代水利专家潘季驯治理黄河时提出“束水攻沙”理论,实质上就是对李冰治水思想的继承和发展。
  在现代化的今天,都江堰的治沙思想仍具有现实的借鉴意义。这种现实意义不仅体现在针对具体的水利工程建设上,而且还有助于我们构建和谐社会。
  构建和谐社会包括两个方面的内容,即人类社会内部各层次之间的和谐以及人与自然之间的和谐。秦在水资源利用过程中所反映的就是人与水即人与自然之间的和谐关系。科学地利用水资源不仅是我们今天构建和谐社会的重要内容,而且还是我们平衡人类社会内部各阶层之间关系、构建完全意义上的和谐社会的重要参考。
  长期以来形成的“人定胜天”、“征服自然,改造自然”、“技术万能”、“工程至上”的思维定势仍然在主导着我们处理人与自然关系的思想方式和行为方式,从而忽视或轻视人类工程活动的环境制约因素,简单地去看待许多尚未认识的自然规律和环境风险。在我国最典型的例子莫过于三门峡工程。三门峡水库1960年开始蓄水,仅到1964年,由于泥沙严重淤积,水库库容已损失了43%,并且因为黄河倒灌,造成的淤积向渭河平原上游不断扩展,淹没了超过86万亩的良田,还严重威胁到西安的安全。渭河河床抬高4至6米,使得洪水肆虐、小水大灾。虽然以降低蓄水高度,放弃防洪、发电、灌溉等功能为代价,对工程进行了大规模改建,使潼关以下的库区勉强达到冲淤平衡,但潼关以上的库区仍在淤高,仍在加大上游洪涝灾害的威胁。2003年的陕西渭南水灾,不正是人与自然相对立的结果吗?更为严重的是这种灾害危险还继续存在着。而都江堰工程在自然与人之间建立了一种动态的平衡关系,实现了长治、大治,这些都值得我们借鉴。
  都江堰的科学价值之四,是“深淘滩,浅作堰”的水则。强调“深淘滩”并不是要求无限制的深度,而是尽可能的使泥沙淤积有更大的空间,以减轻泥沙淤积对河床形成的压力。那为什么要强调“浅作堰”呢?因为一方面,如果把分隔内外江之堤筑得太高,那么汛水在杩槎拆开之后进入内江的水就会太多,使成都受害。另一方面,在没有钢筋水泥的时代,用沙石构筑堤坝,其高度是有限的,否则堤坝自身的安全就是个问题。所以宜“浅作堰”,而且,这堰是滚水坝,使内江中的部分悬沙随江水分流滚入外江,最终实现排沙的目的。
  都江堰的科学价值之五,它还是一项生态水利工程。泥沙历来是水利工程的最大灾星,若不能解决这个问题,水利工程定然葬身于斯。
  曾养育了巴比伦文明的两河流域,后来就因引水灌溉带来的泥沙问题没能得到解决,最终导致沙漠肆虐。1939年,一位西方旅行家在伊拉克106英里的旅行中,就跨过了98条被堵塞遗弃的灌渠,这些渠道的两岸都堆有30-50英尺高的淤泥积沙,这些泥沙都是以往几百年里从灌渠中挖出来的[6]。
  再看看建国以来黄河下游地区大规模的引黄灌溉。自20世纪50年代以后,仅仅几十年时间,从渠道里挖出来的大量泥沙的堆积和扩散,已经给当地造成了极为严重的生态破坏。山东省每年引黄河水量约100亿立方米,同时引沙量约1亿立方米,不仅要投入大量人力清淤,还要压占耕地15万亩。如聊城潘庄引水枢纽,堆沙面积达700公顷,堆沙厚度7米。山东黄河两岸共50多处引黄枢纽,都是同一个模式,黄风一起,沙尘遮天蔽日。潘庄和李家岸两个引黄灌区,20年间为修建沉沙池就占用耕地6700公顷。早在1962年,国务院副总理谭震林就在引黄会议上总结说:“三年引黄造成了一灌、二堵、三淤、四涝、五盐碱化的结果,在冀鲁豫三省范围内,占地1000万亩,盐碱地2000万亩,造成严重灾害。”1950年至1990年,黄河下游共计灌溉引水2455亿立方米,同期引沙量高达45.56亿吨[7]。如此再过几百年,黄河下游地区将又是怎样的一种局面?还能持续发展多久?
  都江堰灌区已经连续灌溉2260多年,这期间既没有沙漠化也没有盐碱化,这是人类农业文明史上仅此一见的奇迹。因而,有研究者建议,应尽快对都江堰古灌区严加保护,并列入“世界文化遗产”补充项目进行申报。因为古灌区与都江堰工程原本就是一个有机的整体。随着时间的推移,都江堰连同古灌区的价值定会与日俱增。它是伟大的水利博物馆和水利科学圣地,人类可持续发展已经面临的和将会遭遇的诸多难题,都可能从这里得到启发[8]。尽管人类的科学技术取得了空前辉煌的进步,但是,我们依然离不开脚下的土地。现代农业在诸多重要方面显然是不可持续的:大量施用化肥和农药是不可持续的,灌溉中的泥沙是不可持续的,大水漫灌是不可持续的,所谓先进的喷灌与滴灌也可能是不可持续的——这样的灌溉方法固然节约了水资源,但是盐碱等矿物质全部留在了土壤中,只要时间足够长,也很难避免盐渍化。
  注释
  [1]周魁一:《中国科学技术史·水利卷》,科学出版社,2002年。
  [2]唐永进:《“记念都江堰建堰2250周年国际学术研讨会”述要》,《天府论坛》1994年第3期。
  [3]王毅:《从考古资料看盆西平原治水的起源和发展》,《华西考古研究》,成都出版社,1991年。
  [4]徐中舒:《古代都江堰情况探源》,《巴蜀考古论文集》,文物出版社,1987年。
  [5]黄万里:《论都江堰的科学价值与发展前途》,《四川水利史研究》,四川省水利s学会水利史研究会,1985年。转引自彭述明、肖帆:《都江堰水利可持续发展战略研究》,科学出版社,2004年7月。
  [6]费·卡特、汤姆·戴尔:《表土与人类文明》,环境科学出版社,1987年。
  [7]国家环保局自然保护司编:《黄河断流与流域可持续发展》,环境科学出版社,1997年。
  [8]金辉:《请教都江堰》,《科学发展关与江河开发》,华夏出版社,2005年。


秦始皇帝陵博物院2012/秦始皇帝陵博物院.—西安:陕西出版集团 三秦出版社,2011

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