寧夏引黃灌區(qū)羚羊壽渠渠首引水湃

山河堰干渠上的節(jié)制分水設(shè)施

琵琶洞

新疆坎兒井、陜西鄭國渠、四川都江堰……一些有著千年歷史的古代灌溉工程至今還在發(fā)揮作用。日前，國際灌排委員會(huì)發(fā)布了2017年度的世界灌溉工程遺產(chǎn)名單。中國申報(bào)的寧夏引黃古灌區(qū)、陜西漢中三堰和福建黃鞠灌溉工程3個(gè)項(xiàng)目全部入選。

“幾乎所有入選的灌溉遺產(chǎn)工程，都在其引水工程設(shè)計(jì)和建造上有獨(dú)到之處。”中國水科院總工、國際灌排委員會(huì)原主席高占義11月22日在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)表示。

寧夏引黃古灌區(qū)：無壩引水 激河之法

自古以來，流傳“天下黃河富寧夏”的說法。寧夏引黃古灌區(qū)于漢武帝時(shí)期已初步形成，在長達(dá)兩千多年的歷史中，無壩引水一直是寧夏引黃灌渠的主要的渠首型式，漢代稱之為“激河之法”。

高占義解釋道，無壩引水是自渠首下游側(cè)起在河中向上游拋石修一道引水長堤(古稱“引水湃”)，將河水導(dǎo)入渠首。“如果說有壩引水是將河道橫著截成兩段，無壩引水中的引水堤相當(dāng)于是豎著把河劈成兩部分”。

引水堤向上游延伸，堤頂略高于渠道進(jìn)水所需水位，從而水小時(shí)，河水能進(jìn)去渠道;水大時(shí)，超過渠道進(jìn)水所需的水量漫過導(dǎo)流堤回到河道中，可有效避免洪水對(duì)渠首和渠道的破壞。

在高占義看來，相比較攔壩取水，無壩引水對(duì)河道生態(tài)的影響更小。寧夏引黃古灌區(qū)因地制宜、低影響開發(fā)的工程理念，在當(dāng)代仍值得借鑒。

陜西漢中三堰：低壩引水 因勢(shì)利導(dǎo)

漢中三堰位于陜西省漢中市，包括五門堰、楊填堰、山河堰，是漢中盆地灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)展史上的代表性工程。

漢中三堰始建于漢代，低壩引水是其工程結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之一。漢中三堰利用漢江支流豐富的水資源，在河道上建攔河低壩將河流水位抬高，經(jīng)引水口把水輸入干渠，再通過分水閘及下級(jí)渠道送水至農(nóng)田。汛期進(jìn)入渠道的洪水以及灌溉尾水，則通過渠道上退水閘回歸江河。

“這種低壩引水的灌溉工程，也是充分利用了區(qū)域地形特點(diǎn)，合理選擇渠首位置和規(guī)劃灌溉渠系。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的渠首攔河堰的高程，一方面使引水量足夠多，能夠滿足灌區(qū)用水量需求;另一方面汛期又能夠使大量洪水通過溢流下泄至下游河道，使進(jìn)入灌溉渠系的水量不致太多而威脅到渠系安全。以最少的工程設(shè)施和管理，滿足了引水灌溉和防洪安全水量的多重目標(biāo)。” 中國水科院水利史研究所所長助理李云鵬說道。在他看來，漢中三堰的科技價(jià)值主要體現(xiàn)在工程規(guī)劃、傳統(tǒng)堰壩工程結(jié)構(gòu)和灌溉管理制度。

福建黃鞠灌溉工程：鑿山引水 火燒水激

黃鞠灌溉工程位于福建省寧德市蕉城區(qū)霍童鎮(zhèn)，是中國東南地區(qū)代表性的鄉(xiāng)村宗族灌溉工程，最晚在12世紀(jì)已形成相對(duì)完備的引水灌溉工程體系。黃鞠灌溉工程包括霍童溪右岸的龍腰渠系和左岸的琵琶洞渠系，干渠總長約10公里，目前灌溉面積兩萬余畝。

李云鵬認(rèn)為，龍腰渠和琵琶洞灌溉工程體系的布局比較合理，能夠充分把握江河和兩岸地形特點(diǎn)，將村莊聚落規(guī)劃和灌溉工程系統(tǒng)結(jié)合，通過有壩引水、渠系科學(xué)布置和湖塘調(diào)蓄，兼顧了灌溉用水、農(nóng)村生活用水和水力加工的多重效益。

現(xiàn)在如果想開鑿一條穿山引水隧道，有很多大型工程機(jī)械可以利用。可是在工業(yè)革命之前的工程技術(shù)條件下，在山體中開鑿引水的隧洞無疑是個(gè)艱巨的工程。為了穿山引水，在12世紀(jì)時(shí)仍不得不使用原始的施工技術(shù)“火燒水激鑿石工法”，在堅(jiān)硬的黃崗巖山體上開鑿了總長百余米的引水隧道。

所謂“火燒水激”，就是先用火燒熱巖石，再將涼水澆到巖石上，利用“熱脹冷縮”原理，讓巖石酥裂。“由于地震破壞，部分引水隧洞已坍塌，但仍保留琵琶洞部分渠段的完整型態(tài)，洞寬約1米、高約2.5米，洞頂為卵圓形，結(jié)構(gòu)穩(wěn)固，穿山隧洞與出山后的明渠共同引水，灌溉萬畝良田。”李云鵬說道。