琦琦熊说诗经

《琦琦熊说诗经》

第41章都江堰

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电子版的黑板报是同学们的创意。让其上学校网页,还是张校长的提议。上学校网页校外人士也能看见,外交无小事,这事除了张校长还没有人敢提议。张校长认为:

第一,克己复礼,站在周礼的立场上解说《诗经》,自然就与站在汉礼、宋礼、明礼、西礼的立场解说《诗经》有所不同。

第二,用自然科学来解说《诗经》。打破《诗经》研究从文学经典到文学经典的封闭圈子,更准确地理解《诗经》。

第三,这点最重要,让考文科同学对理科有兴趣,不拉后腿;考理科同学说话文雅,写作来几句《诗经》显得有档次。有利于学校排名上涨,事实也确实上涨了,就应该做。

校长提议,谁敢反对。于是就全票通过。希望班的黑板报成为希望中学的热门专栏,除了有新意意外,还因为希望中学的其它栏目几十月如一日没有变化。希望班的黑板报,出了一期又一期,比半月刊的杂志上网的频率还高,不看它看什么。同学们看,张校长也看,而且每期不拉。新一期黑板报《葛藟》又介绍了新知识河流弯流作用。末了还醒目地预告:隆重邀请师祖介绍:前无古人后无来者的水利工程——都江堰。

这个有意思,张校长当即做出重大决定——旁听。

周一,张校长突然到来,让同学们大吃一惊。琦琦熊最先反应过来,带头鼓掌说:“同学们让我们以热烈的掌声欢迎校长莅临我班指导教学工作,请校长先说两句好不好!”

说完向上扬手,示意同学们起立。

“好!”同学们站起来鼓掌。

张校长双手下按示意同学们坐下。等同学们坐下安静以后。张校长说:“我今天不是来指导工作的,是来做学生的。熊老师是我校教学最有创意的老师,八班是我校进步最大的班。今天请熊先生为我们讲解都江堰,开创了本校开放性教学的先河。今天有幸听熊先生讲课,是同学们的荣幸,也是我的荣幸。请熊先生将我当作八班的学生,师祖请。”

哈哈哈,笑声消除了张校长到来的紧张空气。

师祖镇静地走上讲台,打开事先准备好的PPT.开始讲解。

都江堰水利工程位于中国SC省都江堰市,岷江出山口。东南为成都平原,西北为龙门山脉。公元前256年秦昭襄王践位期间,由郡守李冰督造,劈开玉垒山,修造都江堰。从此成都平原旱涝无忧,成都人民过上了安逸的生活。人民没有忘记其督造者李冰,以所能给予的最高规格建庙祭司。你们看这是二王庙,庙上的匾额是“被泽千秋”。孔子儿子早死,没有什么建树,孙子子思后世也只封沂水侯。在中国历史上因巨大贡献被后世封王的就凤毛麟角,而连带儿子一起封王、一同祭司的只有李冰。

在历史长河中,都江堰曾经代表世界水利工程的高峰。时至今日,从一些角度看它仍巍然屹立在世界科技之巅。保有了四个世界之最。

第一,最安全。无坝引水,无溃坝之忧,是世界上最安全的水利工程。经受汶川地震的考验,安然无恙。

第二,最环保。因势利导,不改变环境,是世界上最环保的水利工程。

第三,最高效。不仅彻底解决了成都平原干旱和洪水问题,而且工程量小、维护简单,是世界上投入产出比最高的高效水利工程。

第四,最长久。连续不间断使用了两千多年,创造了世界水利工程使用年限记录,而且这个记录还将被一再刷新,是世界上最长久的水利工程。

下面我们就一起向李冰学习如何建造世界最安全、最环保、最高效、最长久水利工程除了都江堰。

都江堰有李冰留下的三句真言:“因势利导”,“深掏滩、低作堰”,“遇弯截角,逢正抽芯”。

水利工程位置是固定的,河流位置是变动,所谓三十年河东三十年河西。三十年就变的河流,怎么让水利工程用三千年呢?

李冰想到一个好办法,因势利导。因山势导水流,山不变水亦不变。

河堤之间统称为河床。河床内深浅不一,深的称河道,浅的称(江心)洲、(江边)滩。平原上稳定河床来回游荡。稳定河床不仅很困难,而且代价极大。黄河河床稳定了,泥沙淤积变成了天上河,经常泛滥。

河流出山口受构造运动控制,位置会稳定很长时间。少则一幕构造运动,长则一期构造运动。一幕构造运动多长时间?约百万年。百万年!足够了,一万年前还是旧石器时代。李冰将都江堰选在岷江出山口,河床稳定问题解决了。

建设都江堰的目的是什么呢?

留水去沙。将沙留在岷江中,将清水引向成都平原,而且是流量基本稳定。

李冰是怎么做到的呢?

利用弯流作用,建设了鱼嘴——金刚堤分流体系和飞沙堰-宝瓶口分流体系。

下面我们来说弯流作用,河流的不是直线的,等速的。下层江水速度高,含沙量大。江岸是斜面的,江水转弯时,下层江水先撞击江岸,先由凹岸转向凸岸;上层江水后撞击江岸,后由凹岸转向凸岸。

李冰就是利用二者位置差,设计建造了鱼嘴-金刚堤分流体系。你们看这是鱼嘴,鱼嘴正好让过下层水流,截住上层水流。而金刚堤阻止了分开的水流重新汇合。

鱼嘴工程就是金刚堤的堤首。堤首破开江水,是金刚堤中受江水冲刷最强的部位。为了加强堤首抗冲刷能力,古时候用大条石将堤首垒砌三角形。远远望去在奔腾的江水中其象逆流而上的鱼嘴,故而得名。

鱼嘴——金刚堤分流体系效果如何呢?

凹岸深,凸岸浅。枯水季节,水位降低,靠凹岸截面比例增大;洪水季节,水位上升,靠凹岸截面比例减小。内江枯水季节比例高,洪水季节比例低。都江堰的鱼嘴就具有大致倒“四六”分水的功能。即枯水季节6:4,洪水季节4:6。实现了内江流量的相对稳定。

洪水季节鱼嘴流入内江的水仅为40%,由于含沙量降低一半,二者乘积内江携沙比例不到20%,简称为四六分水,二八分沙。

“真巧妙。李冰怎么知道鱼嘴改建在哪呢?”张鹏问。

问得好!下层水流转向,向下走,形成漩涡。到了对岸,形成上涌。漩涡和上涌的连线就是下层水流的水道。只要将鱼嘴建在连线之下,就可让过下层水流,截住上层水流。

原理虽然简单,但运行起来还是有问题。河床稳定了,河道——下层高速水流通道不稳定,由于侧向加积河道逐年向下游迁移。其结果是下层水流对鱼嘴的冲击逐年增强,导致下部被掏空,而坍塌。

怎么解决这个问题呢?

河道复原。在枯水季节将新沉积物挖走,恢复河道原来面貌。具体操作就是:遇弯截角、逢正抽芯。

侧向加积加大了河道的弯曲度,截角使弯曲度降低。沉积使河道变浅,逢正抽芯,使得河道变深。从而保证高速的下层水流在鱼嘴前面通过。

后来的官员不懂河流弯流作用,不知道遇弯截角、逢正抽芯说的是什么,没有每年恢复河道。为了鱼嘴不被冲毁,想方设法加固鱼嘴。用条石建设鱼嘴,用铁牛镇之。结果连铁牛也滚落到滔滔江水之中。

“现在怎么样了?”钱多多急切地问。

解决了。不过不是李冰的办法,而是材料科学进步。用水泥固结鱼嘴的地基,让下层水流侵蚀速率大大降低,好多年维护一次就够了。比每年遇弯截角、逢正抽芯,工作量小多了,也简单多了。

接下来我们一起研究飞沙堰-宝瓶口分流体系。

飞沙堰-宝瓶口分流体系实际是一个加强版的弯流作用。在金刚堤上开一个口子,上游为金刚堤,下游为人字堤,中间修一个矮坝——飞沙堰。让内江的水通过飞沙堰,与外江水汇合。由于飞沙堰低,内江两侧存在水位差,流量越大,水位差越大,弯流作用越强,漩涡直径越大,速度越高。排沙效果越好。

任何事物有利的一面,就有弊的一面。高速漩涡排沙效果提高了,对河岸的侵蚀也增强了。李冰怎么解决这个问题呢?

玉垒山的虎头岩是石英岩——一种硅质胶结非常好的石英砂岩,石英硬度8,耐磨。2千年大漩涡的侵蚀也不过凹进去10米。李冰在虎头岩斜下方建飞沙堰,漩涡位置就定在虎头岩下。

在虎头岩下劈开山体,挖一条引水渠,被引水渠分离的山体称之为离堆。引水口渠截面形状像个花瓶,所以称引水口为宝瓶口。宝瓶口宽20米、高40米、长80米。

虎头岩下急速旋转的大漩涡将泥沙吸入,下潜至对岸在飞沙堰上涌,将沙石抛向外江。宝瓶口是相对静水区。排沙的效率由上、下层水流的速度差决定,速度差越大,排沙效果越好,飞沙堰分流体系上、下层水流的速度差比鱼嘴分流体系上、下层水流的速度差大得多,排沙效果也好得多,从宝瓶口引向成都平原的水就变成清水。

宝瓶口下大,上小,水位提高,水量增加不大。进入成都平原的流量是稳定的。

“神奇!”夏燕说。

的确神奇。李冰留下的维护方法也很简单,“深掏滩、低作堰”。

深掏滩:枯水期水道都会淤积,为了保持水道不变,掏滩到见卧铁就恢复水道的原样,从而让江水千年沿一个方向冲向虎头岩。

低作堰:飞沙堰越低,内江两侧水位差越大,虎头岩下漩涡越急,排沙效果越好。飞沙堰越低,宝瓶口的水位越低,引水量越小。这是一对矛盾。李冰认为主要矛盾是排沙,适当低点更好。

“太神奇了!我们可以再造一个吗?”

道可道,非常道。条件变了,方法也应该随之改变。

第一,都江堰的建造需要特定的地质条件。条件不具备,不能建。都江堰的地质条件世所罕见,但不是独一无二的。可以再造。

第二,现代科技发达了。材料和装备已经今非昔比,已经不需要那么费尽心机建都江堰了,直接硬来建大坝就可以了。建大坝虽然贵得多,但水的利用率更高,经济上更划算。

“唉,真遗憾。”同学们说。

“虽然都江堰不用建了,但是这堂课还是非常有意义的。因势利导思考问题的方法在各行各业都可以借鉴,不论工程设计还是思想工作,大家将受益终身。谢师祖教诲!”张校长说完起立长鞠。

“谢师祖教诲!”同学们这次没有笑,都起立长鞠致谢。

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