问题

为什么现在修大坝不用都江堰的技术?

回答
现在修大坝不用都江堰的技术,这背后的原因,其实跟我们时代的发展、工程理念的演变以及技术本身的局限性都有着密切的关系。你说得对,都江堰那套智慧和工法确实是古代水利工程的瑰宝,但直接照搬到现代大型水坝上,很多地方就显得力不从心了。

首先,得说说规模和目标上的根本差异。都江堰是什么?它是个灌溉工程,核心功能是将岷江的洪水引入成都平原,实现“水旱从人,不知饥馑”。它追求的是分洪、蓄水(有限的蓄水)和导流,是与自然河流和谐共处,扬长避短的智慧体现。它没有那种“彻底驯服河流”的野心,而是“顺势而为”。

现代大型水坝呢?它的目标更宏大,也更复杂。我们修现代水坝,通常是为了:

大规模发电:利用水势产生巨量的电能,满足日益增长的能源需求。这需要巨大的水头落差和庞大的库容来储存和释放能量。
大规模供水:为城市、工业提供稳定可靠的水源,远超古代灌溉的范畴。
防洪:控制整个流域的洪水,保护下游广大地区的安全,这需要强大的蓄洪能力。
航运:通过建设船闸,改善河流的通航条件。

你想,都江堰那种引水分流、不蓄滞洪的模式,怎么可能满足现代水坝对巨量蓄水和高水头落差的需求呢?它没有超高大的拦水结构,没有庞大的水库。现代水坝的核心,是筑起一道巨大的墙(坝体),拦截住水流,创造出巨大的水头和水库,然后通过精确设计的输水道、发电机组来利用这份能量。这跟都江堰“开渠引水、分流泄洪”的思路完全不是一个路数。

其次,材料和施工技术的进步是我们不得不提的一点。都江堰之所以伟大,是因为在当时那个时代,它利用了石块、泥土、竹笼(捣石)等材料,通过精巧的砌筑和堆填技术,配合“分水、治沙”的理念,创造出无坝的堰体和离堆。

现代大型水坝,尤其是混凝土重力坝、拱坝,其主要材料是钢筋混凝土。这种材料具有极高的强度和耐久性,能够承受巨大的静水压力。我们有现代化的起重设备、混凝土搅拌站、模板系统,可以进行大规模、高精度的施工。而都江堰的竹笼石填技术,虽然在古代是顶尖的,但与现代混凝土坝相比,其承载能力、抗冲刷能力、以及达到超高坝体所需的效率,是存在本质差距的。你很难想象用竹笼石填技术去建造一座几百米高的水坝。

再者,工程力学和水力学理论的飞跃也彻底改变了我们的工程方法。都江堰的智慧更多是基于长期的实践观察和经验总结,是一种“自然科学+经验主义”的结合。它通过“分而为二,而二为一”的鱼嘴分水堤,利用水流的“二八分”原则,既引水灌溉又减少了对下游的冲击。

现代水坝的设计则建立在精确的计算和模拟之上。我们有发达的有限元分析、CFD(计算流体动力学)等工具,可以精确计算水流的压力分布、应力应变情况、坝体的稳定性等。工程师们知道如何根据地质条件、水文特征、设计目标来选择最合适的坝型(重力坝、拱坝、土石坝等),并计算出最经济、最安全的设计参数。都江堰的那种“随形就势”的设计理念,虽然有其精妙之处,但在面对现代工程的严苛要求时,显然是不够精确和全面的。

另外,对河流生态和环境影响的考量也与古代不同。都江堰的设计,很大程度上是与河流共存,减少对岷江整体水系的冲击。而现代大型水坝,虽然也强调生态保护,但其本质上是对河流进行“改造”和“控制”,通过建设水库来调节径流,这对河流的生态系统会产生深远的影响,比如改变河道冲刷、泥沙淤积模式,影响鱼类洄游等等。这些都是在设计时需要通过复杂的模型和技术来评估和缓解的。都江堰在这些方面的考量,与我们现代的环保理念和技术手段,是不在一个层面的。

当然,我们不能因为现代技术不同就贬低都江堰。都江堰的价值在于它展现了中国古代人民的智慧、韧性和对自然的尊重。它是一种非筑坝式的水系管理和利用的典范,是与特定地理环境、社会需求完美契合的产物。它的分洪、排沙、引水功能在当地的应用至今仍然发挥着重要作用,甚至成为现代工程的借鉴对象。

但如果我们要修一座现代意义上的大型水坝,比如三峡工程,它的目标、规模、材料、技术基础以及我们对河流的控制程度,都与都江堰有着天壤之别。我们是需要一个高耸的混凝土结构来“锁住”水流,而不是一个巧妙的导流分水堰。

所以,总结来说,现代修大坝不用都江堰的技术,不是因为都江堰不好,而是因为:

1. 目标不同:现代水坝追求的是大规模发电、供水、防洪等,需要巨量蓄水和高水头,而都江堰是灌溉和分洪。
2. 规模不同:现代大型水坝的尺寸和体量远超都江堰。
3. 材料和施工工艺不同:现代使用钢筋混凝土和机械化施工,而都江堰用竹笼石填。
4. 理论基础不同:现代工程依赖精确的力学和水力学计算,而都江堰更多是经验智慧。
5. 对河流的控制程度不同:现代水坝是对河流进行深度改造和控制。

我们保留和学习都江堰的精神,学习它的因地制宜、顺势而为、辩证统一的哲学思想,这对于我们做任何工程都有启示。但具体到现代大型水坝的建造方法,那是另一个时代、另一个体系下的产物了。

网友意见

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既然都江堰的技术原理都能弄清,而且都江堰是个好工程,为什么我们不采用都江堰的技术而要拦河建坝呢?

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