都江堰水利工程原理:
(一)第一期工程:宝瓶口
注:修建宝瓶口的目的主要是想将岷江江水分流部分进入成都平原,防洪减旱。
(二)第二期工程:鱼嘴
注:在宝瓶口修建之后,虽然起到了一定程度上的分流和灌溉的作用,成都平原干旱得到一定缓解,但是由于东都地势较西部高江水难以流入宝瓶口,因此开始进行二期工程鱼嘴。
(三)第三期工程:飞沙堰
注:鱼嘴工程修建之后解决了枯水期问题和丰水期部分泥沙问题,但是在丰水期可能给内江造成径流过大以及泥沙对内江的淤积,于是修建飞沙堰。堰和堤的共同点都是挡水,但其不同在于:堤,必须保证水流不得漫过;堰,就是又档水还又让水能漫过去
扩展资料
公元前256年,战国时期秦国蜀郡太守李冰率众修建的都江堰水利工程,位于四川 成都平原西部都江堰市西侧的岷江上,距成都56公里。该大型水利工程现存至今依旧在灌溉田畴,是造福人民的伟大水利工程。其以年代久、无坝引水为特征,是世界水利文化的鼻祖。这项工程主要由鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶口进水口三大部分和百丈堤、人字堤等附属工程构成,科学地解决了江水自动分流(鱼嘴分水堤四六分水)、自动排沙(鱼嘴分水堤二八分沙)、控制进水流量(宝瓶口与飞沙堰)等问题,消除了水患。1998年灌溉面积达到66.87万公顷,灌溉区域已达40余县。 人们为了纪念李冰父子,建了一座李冰父子庙,称为二王庙。
参考资料:百度百科-都江堰水利工程
都江堰水利工程原理:
(一)第一期工程:宝瓶口
注:修建宝瓶口的目的主要是想将岷江江水分流部分进入成都平原,防洪减旱。
工程:以烧石开山为主的传统办法, 把石头烧破裂以后, 将碎石推入江中, 形成水道, 因而建成了宝瓶口。玉垒山向西伸进岷江的这一块山尾巴,用人工开凿岩石,给拦腰截断,形成一个向东的分水口,也就是都江堰工程的第一部分宝瓶口,留在江心的那一块山体,就叫做“离堆”,有了宝瓶口,岷江一分为二,可以分一部分江水向东,灌溉成都平原了。
分析:
1、“热胀冷缩原理”——宝瓶口修建时由于那时还未发明炸药,必须采用人工开山的办法,而当时的人们能想出用火烧石,利用热胀冷缩的原理加快工程进度,是一个很了不起的科学方法。
2、弯曲河道的水流运动及河床演变——弯道水流的动力轴线,主要特点:在弯道进口段或上游过渡段,偏靠凹岸;随水位流量变化,主流线低水傍岸,高水居中。所以在枯水期水流傍向凹岸宝瓶口水量不足。
(二)第二期工程:鱼嘴
注:在宝瓶口修建之后,虽然起到了一定程度上的分流和灌溉的作用,成都平原干旱得到一定缓解,但是由于东都地势较西部高江水难以流入宝瓶口,因此开始进行二期工程鱼嘴。
工程:在枯水期,江水不爱往东而流,成都平原得不到灌溉。于是在江心的“离堆”向上游方向,修筑一个几百米长的大堤,这个大堤就叫做“金刚堤”,金刚堤迎着上游江水的头部,就叫做“鱼嘴”。从“鱼嘴”到“离堆”之间的金刚堤,就等于把岷江水进一步一分为二,西面的原有岷江河道,叫做“外江”;东面的河道,叫做“内江”。其中“内江”有人工导流渠的意思,每年到了枯水期,就组织人工,对“内江”进行掏挖,挖得比外江低,这样,就解决了枯水期江水不爱流入宝瓶口的问题。同时,内江在凹岸,外江在凸凹又刚好解决了泥沙淤积问题。
分析:
1、悬移质泥沙的紊动扩散理论——含沙量分布上稀下浓,分布不均,重力使得下沉,淤积作用明显;扩散使其悬浮,冲刷增强;
2、弯曲河道的水流运动及河床演变——水流作曲线运动,由于离心力作用水面产生横比降形成封闭环流,表层水流流向凹岸,底层向凸,这一环流叠加在主流上,形成螺旋流;所以内江在凹岸,江水的表层清水会抢进内江;而江水的底层浊水就会流入凸岸的外江。这就在很大程度上解决了泥沙淤塞内江的问题。
(三)第三期工程:飞沙堰
注:鱼嘴工程修建之后解决了枯水期问题和丰水期部分泥沙问题,但是在丰水期可能给内江造成径流过大以及泥沙对内江的淤积,于是修建飞沙堰。堰和堤的共同点都是挡水,但其不同在于:堤,必须保证水流不得漫过;堰,就是又档水还又让水能漫过去。
工程:飞沙堰实际上是在金刚堤最靠近离堆的地方,故意留出一段凹槽,宝瓶口很狭窄,在丰水的季节,内江的水位必然涨得很高,那么,高出来的水,就全都从飞沙堰漫过去,流回到原来的水道,也就是外江了,这就保证丰水季节大水不至于淹了成都平原;另一个妙用在于,宝瓶口上游内江东岸是“S型”的,大水冲到这里,直接撞到半挡着的玉垒山体岩壁,就会翻滚,下层泥沙翻上来,翻过飞沙堰,翻到外江里。这又解决了剩余泥沙的淤积问题。据说几吨重的大石头都会翻滚过去。
分析:
1、悬移质泥沙的紊动扩散理论:含沙量分布上稀下浓,分布不均,重力使得下沉,淤积作用明显;扩散使其悬浮,冲刷增强。
2、弯曲河道的水流运动及河床演变——顶冲点(主流开始逼近凹岸的位置)冲击凹岸形成漩涡,低水(含沙量大)上堰过飞沙堰,高水(清水)下挫流入宝瓶口,这又在很大程度上解决了泥沙淤积的问题,水量遇到排沙越明显。
拓展资料:
河流机理总结:
(一)河流四六分水
(枯水期内江六成,外江四成,进行灌溉;丰水期内江四成,外江六成,避免洪灾)
(二)弯道环流,清水流向凹岸,浊水流向凸岸
弯道处横断面形状
弯道处横断面水流状态
形成弯道环流
弯道环流造成泥沙的运动1
弯道环流造成泥沙的运动2
弯道环流造成泥沙的运动3
最后形成清水向凹岸流,浊水向凸岸流
历史发展过程:
(一)创建期
有关都江堰的创建,最早见于西汉司马迁的《史记·河渠书》,“于蜀,蜀守冰凿离碓,辟沫水之害,穿二江成都之中。此渠皆可行舟;有余则用概浸,百姓飨其利。至于所过,往往引其水益用概田畴之渠,以万亿计,然莫足数也。”'此后,班固的《汉书·沟洫志》、应劭的《风俗通义》、常璩的《华阳国志》都有详细记述。所谓“凿离碓”,指的应是开凿都江堰的宝瓶口这一工程。“壅江作堋”,根据一些学者的研究,即指的是类似分水鱼嘴的工程。可见都江堰在创建之初,可能只有两个工程一一分水鱼嘴和宝瓶口,重要的溢洪工程一一飞沙堰在创建时期还未出现。并且,李冰在主持修建都江堰的时候,他考虑这项工程所要发挥效益依次是防洪、航运和灌溉。创建期的都江堰,主要是分水鱼嘴(也称“堰”)和引水的宝瓶口,还没有形成一个完善的互相影响的水利系统,但此时的都江堰因分水鱼嘴与宝瓶口组合在一起仍可发挥综合性效益,这一点在文献[9]中也有说明。
(二)逐步完善期(汉代至唐代)
西汉文帝时期,文翁任蜀守,史载他“穿湔江口,溉灌繁田千七百顷” 。“穿湔江口”的工程不仅使得都江堰的灌概面积扩大,保证了成都平原西北部的灌概水源,而且也使得都江堰的内江水系与论江相联,都江堰的作用由此进一步提升。东汉时,都水掾的设置,显示出国家直接参与都江堪工程的管理,都江堰及灌区的维持与发展得到保证。三国时期的蜀,由于要大力发展经济,统治者对水利的重视尤其体现在加强对都江堰的管理上,不仅在都江堰置堰官,而且还派军队驻守,以保证对都江堰的有效控制。西晋时,在蜀郡同样设置有专门负责灌概用水调度的官职,如蜀渠都水行事、蜀渠平水、水部都督等,可见中央政府十分重视都江堰的的重要作用。晋代左思在《蜀都赋》中写道:“指渠口以为云门”,同时代的刘逵注说:“李冰于岷山下造大堋以壅江水,分散其流,概灌平地,故曰‘指渠口以为云门’也。”成书于北魏时期的《水经注》在引用以上史料的同时还补充:“李冰作大堰于此,壅江作堋,堋有左右口,谓之湔堋,入郫江、检江,以行舟” 。从这些记载来看,魏晋南北朝时期的都江堰,其渠首工程应包括堋(相当于鱼嘴)、渠口(宝瓶口)、内江引水渠以及内江各干渠的进水口,同时,由时人对都江堰的认识也可以看出,这时期的都江堰渠首各工程之间的关系更加紧密,都江堪工程本身也日趋成为一个系统工程。至唐代时,有关都江堰的记载更加详细,《元和郡县志》卷三十一《剑南道上》彭州导江县(今都江堰市)条:“楗尾堰,在县西南二十五里。李冰作之,以防江决。破竹为笼,圆径三尺,长十丈,以石实中,累而壅水。”'《新唐书·地理志》也记载说:导江“有侍郎堰,其东百丈堰,引江水以溉彭、益田,龙朔中筑。又有小堰,长安初筑。” 唐代的都江堰渠首工程有楗尾堰(相当于鱼嘴)、侍郎堰、百丈堰,不过这里的侍郎堰、百丈堰不一定就是指的今日的飞沙堰和鱼嘴之上游的百丈堰,但组合在一起应是发挥壅水、引水的重要作用。唐代都江堰的灌区也有很大的发展,灌区不仅继续延伸至成都平原南部甚至岷江中游,而且灌区的管理组织体系和管理制度得到进一步完善,从渠首到灌区己形成了较严格的岁修制度,保证了都江堰永续不断地发挥作用。
(三)成熟期(宋元明清)
两宋时期,有关都江堰的文字记载较前代大有增加,由这些丰富的记载可知都江堰的主体工程包括象鼻、离堆、侍郎堰、支水和摄水等,其中“象鼻”指的就是具有分水引水功能的鱼嘴,“离堆”即进水的宝瓶口,“侍郎堰”在此时的功能相当于泄洪和排沙的飞沙堰,“支水”和“摄水”等辅助设施大致相当于导流堤、拦河低堰等。至此,拥有分水、导流、引水和溢洪排沙综合功能的工程体系的形成,标志着都江堰作为一项综合性的水利工程己经进入了成熟期。成熟期的都江堰内江灌区共分出4条干渠,灌溉着成都府,蜀、彭、绵、汉、邛5州,灌概面积超过200万亩。都江堰的管理也更加完善,不仅形成了稽查、水政和工程三个互相制约的管理体系,而且都江堰还成为国家水利工程,朝廷派出御史领提举官,到灌区巡视,代表中央政府监督岁修工程质量和经费使用情况,地方上则设置各级官员共同负责灌区的水政和都江堰工程的管理及岁修活动。宋代以降,由于战争的破坏,导致都江堰连年失修而废弃,除了宝瓶口被保留之外,都江堰的其他工程设施几乎都因受到破坏而荡然无存。当战争结束后,都江堰又得到重建,并迅速恢复原有灌区的规模。必须要提到的是,重建后的都江堰各工程设施都是原来的工程型式,进一步说明了都江堰经过近千年的演变和发展己经足够成熟,并且其所采用的工程型式和设置也被证明是符合历史发展需要的。元代时,“都江堰”一词第一次出现在文献记载中,不过特指渠首的鱼嘴,“宝瓶口 ”一词则最早出现于明代文献记载。到清乾隆时期,虽然仍需岁修,但是鱼嘴的位置稳定在今安澜索桥处,飞沙堰、百丈堰等工程设施也相应形成了固定的建筑型制。清嘉庆年间,都江堰的鱼嘴、飞沙堰、人字堤等工程名称都可见于文献记载,这些名称一直沿用至今。由于岁修工程浩大,并且需要很大的人力、财力和物力,从元代开始,有主持者尝试用砌石来取代竹笼以筑堤堰,并企图以永久性的工程结构省去浩大的岁修工程,但由于都江堰所处的河段水流流速过大,以砌石为代表的刚性工程材料易被水流冲毁,因此竹笼材料仍占主导地位。不过,这种以永久性工程结构代替竹笼工程的尝试却为后来都江堰工程的技术变革提供了前提。
(四)承前启后期(20世纪30-80年代)
这里的承前启后期是就都江堰的工程技术而言的,这一时期大致是从20世纪30年代开始,到80年代结束。1935年,都江堪的鱼嘴首先改用混凝土浇筑,鱼嘴由此成为都江堰水利工程中第一个传统工程结构与现代水工结构的结合物,此后,飞沙堰、鱼尾、金刚堤等工程设施陆续釆用混凝土浇筑,意味着现代水利技术、建筑材料与古老的水利工程型式在都江堰这一水利工程上达成了调和,并且使都江堰重新焕发生机。与此同时,都江堰灌区的管理也出现新变化,以县为单位的用水户组织参与到灌区水政和工程管理中,各种水利会、堰工讨论会等的成立,显示出都江堰及灌区己经开始了现代水利管理的模式。1974年,随着外江节制间的建成,以杩槎作为栏水工程设施的传统工程结构彻底地退出历史舞台,都江堰成为一处古老与现代、多种技术集于一身的持续发展的水利工程。最后回答题主的问题,工程背景和目的以上交代了。至于其超乎寻常之处,对于学水利的:科学地解决了江水自动分流、自动排沙、控制进水流量等问题,针对岷江与成都平原的悬江特点与矛盾,充分发挥水体自调、避高就下、弯道环流特性,“乘势利导、因时制宜”,正确处理悬江岷江与成都平原的矛盾,使其统一在一大工程体系中,变水害为水利。而非水利的:成都平原得益于此,人民从灾祸中解救出来,过上了富饶、巴适的生活。
参考资料:搜狐历史中国水业网
都江堰水利工程在四川都江堰市城西,是全世界至今为止,年代最久、唯一留存、以无坝引水为特征的宏大水利工程。2200多年来,至今仍然连续使用,仍发挥巨大效益,李冰治水,功在当代,利在千秋,不愧为文明世界的伟大杰作,造福人民的伟大水利工程。
都江堰渠首工程主要有鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶口进水口三大部分构成,科学地解决了江水自动分流、自动排沙、控制进水流量等问题,消除了水患,使川西平原成为“水旱从人”的“天府之国”。目前灌溉面积已达40余县,1998年超过一千万亩。都江堰附近景色秀丽,文物古迹众多,主要有伏龙观、二王庙、安澜索桥、玉垒关、离堆公园玉垒山公园和灵岩寺等。
岷江是长江上游的一条较大的支流,发源于四川北部高山地区。每当春夏山洪暴发之时,江水奔腾而下,从灌县进入成都平原,由于河道狭窄,古时常常引起洪灾,洪水一退,又是沙石千里。灌县岷江东岸的玉垒山又阻碍江水东流,造成东旱西涝。秦昭襄王五十一年(公元前256年),李冰任蜀郡太守(太守相当于现在的专员,或大于专员,小于省长),他为民造福,排除洪灾之患,主持修建了著名的都江堰水利工程。都江堰的主体工程是将岷江水流分成两条,其中一条水流引入成都平原,这样既可以分洪减灾,又达到了引水灌田、变害为利。为此,李冰在其子二郎的协助下,邀集有治水经验的农民,对岷水东流的地形和水
情作了实地勘察,决心凿穿玉垒山引水。在无火药(火药发明于东汉时期,即公元25年至220年间)不能爆破的情况下,他以火烧石,使岩石爆裂(热涨冷缩的原理),大大加快了工程进度,终于在玉垒山凿出了一个宽20公尺,高40公尺,长80公尺的山口。(低水位每秒流速3公尺,高水位每秒流速6公尺)因形状酷似瓶口,故取名“宝瓶口”,把开凿玉垒山分离的石堆叫“离堆”。
宝瓶口引水工程完成后,虽然起到了分流和灌溉的作用,但因江东地势较高,江水难以流入宝瓶口,李冰父子率众又在离玉垒山不远的岷江上游和江心筑分水堰,用装满卵石的大竹笼放在江心堆成一个狭长的小岛,形如鱼嘴,岷江流经鱼嘴,被分为内外两江。外江仍循原流,内江经人工造渠,通过宝瓶口流入成都平原。
为了进一步起到分洪和减灾的作用,在分水堰与离堆之间,又修建了一条长200公尺的溢洪道流入外江,以保证内江无灾害,溢洪道前修有弯道,江水形成环流,江水超过堰顶时洪水中夹带的泥石便流入到外江,这样便不会淤塞内江和宝瓶口水道,故取名“飞沙堰”。 为了观测和控制内江水量,又雕刻了三个石桩人像,放于水中,让人们知道“枯水(低水位)不淹足,洪水(高水位)不过肩”。还凿制石马置于江心,以此作为每年最小水量时淘滩的标准。
运用了回旋流的理论 都江堰每年都接待不少外国游人,其中有些是水利专家。有的水利专有他细观看了整个工程的设计后,都对它的高度的科学水平惊叹不止。比如飞沙堰的设计就是很好地运用了回旋流的理论。
“飞沙堰”溢洪道
在鱼嘴以下的长堤,即分内、外二江的堤叫金刚堤。堤下段与内江左岸虎头岸相对的地方,有一低平的地段,这里春、秋、冬、三季是人们往返于离堆公园与索桥之间的行道的坦途,洪水季节这里浪花飞溅,是内江的泄洪道。
泄洪道,唐朝名“侍郎堰”、“金提”,后又名“减水河”,它固具有泄洪徘砂的显著功能,故又叫它“飞沙堰”。
飞沙堰是都江堰三大件之一,看上去十分平凡,其实它的功用非常之大,可以说是确保成都平原不受水灾的关键要害。
飞沙堰的作用主要是当内江的水量超过宝瓶口流量上限时,多余的水便从飞沙堰自行溢出;如遇特大洪水的非常情况,它还会自行溃堤,让大量江水回归岷江正流。另一作用是“飞沙”,岷江从万山丛中急驰而来,挟着大量泥沙,石块,如果让它们顺内江而下,就会淤塞宝瓶口和灌区。飞沙堰真是善解人意、排人所难,将上游带来的泥沙和卵石,甚至重达千斤的巨石,从这里抛入外江(主要是巧妙地利用离心力作用),确保内江通畅,确有鬼斧神功之妙。
“深淘滩,低作堰”是都江堰的治水名言,淘滩是指飞沙堰一段、内江一段河道要深淘,深淘的标准是古人在河底深处预埋的“卧铁”。岁修淘滩要淘到卧铁为止,才算恰到好处,才能保证灌区用水。低作堰就是说飞沙堰有一定高度,高了进水多,低了进水少,都不合适。
古时飞沙堰,是用竹笼卵石堆砌的临时工程;如今已改用混凝土浇铸,以保一劳永逸的功效宝瓶口,是前山(今名灌口山、玉垒山)伸向岷江的长脊上凿开的一个口子,它是人工凿成控制内江进水的咽喉,因它形似瓶口而功能奇持,故名宝瓶口。留在宝瓶口右边的山丘,因与其山体相离,故名离堆。宝瓶口宽度和底高都有极严格的控制,古人在岩壁上刻了几十条分划,取名“水则”,那是我国最早的水位标尺。
《宋史》就有“则盈一尺,至十而止; 水及六则、流始足用。”《元史》有“以尺画之、比十有一。 水及其九,其民喜, 过则忧,没有则困”的记载。
内江水流进宝瓶口后,通过干渠经仰天窝节制闸,把江水一分为二。再经蒲柏、走江闸二分为四,顺应西北高、东南低的地势倾斜,一分再分,形成自流灌溉渠系,灌溉成都平原。及绵阳、射洪、简阳、资阳、仁寿、青神等市县近一万平方公里,一千余万亩农田。
离堆上有祭祀李冰的神庙伏龙观。宝瓶口右侧过去有一个末凿去的岩柱与其相连,形如大象鼻子,故名“象鼻子”。象鼻子因长期水流冲刷、漂木撞击,已于 1947年被洪水冲毁培塌。宝瓶口岩基,干百年为飞流急湍的江水冲击,出现了极大的悬空洞穴。毛泽东1958年视察都江堰时说一千年一万年后将如何!为了加固岩基,1970年冬,灌区人民第一次堵口截流,抽干深潭,从两岸基础起,共浇注混凝土8100多立方米,结离堆、宝瓶口筑起了铜墙铁壁,使这个自动控制内江水量的瓶口,更加坚实可靠。
在离堆右侧,还有一段低平河道,河道底下有一条人工暗渠,那是为保障成都工业用水的暗渠。那段低平河道,当洪水超过警戒线时,它又自动将多余水量排入外江,使流入内江水位,始终保持安全水准,这就便成都平原,有灌溉之利,而无水涝之思。
鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口这个都江堰渠首的三大主体工程,在一般人看来可能会觉得平平常常、简简单单,殊不知其中蕴藏着极其巨大的科学价值,它内含的系统工程学、流体力学等,在今天仍然是处在当代科技的前沿,普遍受到推祟和运用,然而这些科学原理,早在二干多年前的都江堰水利工程中就已被运用于实践了。这是中华古代文明的象征,这是我们炎黄子孙的骄傲。
鱼嘴
鱼嘴是都江堰的分水工程,因其形如鱼嘴而得名,它昂头于岷江江心,把岷江分成内外二江。西边叫外江,俗称“金马河”,是岷江正流,主要用于排洪;东边沿山脚的叫内江,是人工人工引水渠道,主要用于灌溉;
鱼嘴的设置极为巧妙,它利用地形、地势,巧妙地完成分流引水的任务,而且在洪、枯水季节不同水位条件下,起着自动调节水量的作用。
鱼嘴所分的水量有一定的比例。春天,岷江水流量小;灌区正值春耕,需要灌溉,这时岷江主流直入内江,水量约占六成,外江约占四成,以保证灌溉用水;洪水季节,二者比例又自动颠倒过来,内江四成,外江六成,使灌区不受水潦灾害。
在二王庙壁上刻的治水《三字经》中说的“分四六,平潦旱”,就是指鱼嘴这一天然调节分流比例的功能。
我们的祖先十分聪明,在流量小、用水紧张时,为了不让外江40%的流量白白浪费,采用杩搓截流的办法,把外江水截入内江,整就使内江灌区春耕用水更加可靠。1974年,在鱼嘴西岸的外江河口建成一座钢筋混凝土结构的电动制闸,代替过去临时杩搓工程,截流排洪,更加灵活可靠。
我决定来挑战哈。
看到下面那幅图片么。
水是从左上方那个地方流进来。也就是岷江河。
然而这个岷江河么。是从四川这个西部的阿坝州里面出来的。
阿坝州是山区。下个雨什么的就有很多的沙石被雨水冲刷进岷江河里。
而都江堰又是岷江出山口处的城市。
岷江携带着许多的沙石从山区出来。好不容易到了平原。
走的自然也就慢了。然后泥沙就沉淀。就引起水灾。
而岷江是整个四川盆地的重要灌溉水源。所以。不能水灾。
所以呢。聪明的李冰就来建了这个很神奇的都江堰。
首先就是鱼嘴。其实我觉得楼上的简介很好。要图的话。我给你个地址么。
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希望可以帮到你咯。哎。这么高分。。这是难得~
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