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都江堰枢纽位于岷江中游，地处岷江由山谷河道进入成都冲积平原之处，占据了分水引水的制高点，工程中最核心的三道屏障：鱼嘴、飞沙堰和宝瓶口，如图1所示，对来水来沙进行了逐级筛选，才达到水旱从人、取清排浑之功。作为第一道屏障，鱼嘴起第一级分水排沙作用，其将岷江分成内、外二江，内江为引水河道，将岷江部份水量引入地势较高的宝瓶口，外江为泄洪排沙河道。即为“鱼嘴分四六”原则。飞沙堰，顾名思义，作用就是排沙。
三维图解都江堰工作原理究竟是怎么一回事，跟随我一起看看吧。
都江堰枢纽位于岷江中游，地处岷江由山谷河道进入成都冲积平原之处，占据了分水引水的制高点，工程中最核心的三道屏障：鱼嘴、飞沙堰和宝瓶口，如图1所示，对来水来沙进行了逐级筛选，才达到水旱从人、取清排浑之功。
作为第一道屏障，鱼嘴起第一级分水排沙作用，其将岷江分成内、外二江，内江为引水河道，将岷江部份水量引入地势较高的宝瓶口，外江为泄洪排沙河道。由于鱼嘴作用：洪季，内江引40%的清水，60%的水和大量泥沙进人外江；而枯季，内江引60%的水，以满足下游灌区用水[4]。即为“鱼嘴分四六”原则。
分水原理如图2，首先介绍下流量公式Q=AU，其中Q为流量，A为过水断面面积，U为断面平均流速，从公式出发做定性理解：枯水季节，水位较低，①内江河床较低，其过水面积A大于外江，②由于枯季来水少，水流动能小，主流（即流速最大处）偏于岸边（也就是图中示意的低水傍岸，高水居中），因此内江平均流速U大于外江。故内江Q大于外江Q；在洪水季节，水位较高，①外江过水断面A大于内江，②高水居中，主流偏向外江，故外江平均流速U大。故外江Q大于内江Q。
至于排沙作用，枯水季节流量小，带不动沙，本身就沙少水清，不太需要考虑排沙问题；洪水季节，由于主流在外江，又因为凹岸冲刷凸岸淤积作用，处于凸岸的外江含沙量较大，故大量泥沙被主流带入外江，第一级排沙成功。
飞沙堰，顾名思义，作用就是排沙。在洪水季节，泥沙为何会从飞沙堰被甩出？平时轻松甩100斤卵石，1966年甚至甩出过2吨中的石块，简直逆天！下面介绍逆天排沙原理。首先介绍两个概念：弯道环流和凹冲凸淤。
① 弯道环流，水流过弯时，由于离心力作用，凹岸水位较高，如图3所示，各位平时泡咖啡搅拌也能看到周围水位高于中心水位，一个道理。因为凹岸水位高，水深大，故凹岸底部水压力大P=ρgh，在压力作用下凹岸底部水流向凸岸，形成了弯道横向环流。
② 凹冲凸淤，如图4所示，在垂向上，泥沙浓度分布为上稀下浓，这个就不给公式了，相信大家这点生活经验还是有的。弯道环流+上稀下浓，底部浑水从凹到凸，上部清水从凸到凹，长此以往，凹冲凸淤。
第一，弯道水流有纵向流速，也有弯道环流，故水流在弯道中会形成螺旋流，如图6所示：在水流顺江向下，较清澈的表层流流向凹岸（宝瓶口），浑浊的底层流流向凸岸（飞沙堰），宝瓶口正对表层流流向，为“正面引水”的姿态[5]，同时在河道螺旋流的作用下，挟带泥沙的底层流从堰顶翻越到外江。
第二，由于宝瓶口为收窄断面，在收窄处会形成回流，如图6所示，在回流作用下，泥沙会被甩到飞沙堰上。
都江堰主要由鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道、宝瓶口进水口三大部分组成。我们借助Bigemap GIS Office来做标记，仔细看看卫星地图上都江堰的鱼嘴，飞沙堰和宝瓶口。
1.宝瓶口
宝瓶口用来灌溉东部平原，缓解西部洪灾。在未开凿之前，玉垒山便伫立在东岸。每逢涨水之际，水便往西部流，危及西部的田野；而东部却没有水得以灌溉。
2.鱼嘴
有了宝瓶口进水，但还不够。岷江地势东高西低，让岷江顺利的流入东部宝瓶口，还是不够。
这条分水堤，将岷江分成了内外两江：内江河床低，河道窄，用来灌溉平原的农田；外江河床高，河道宽，用来堆沙泄洪。
当洪水一来，洪水流势又急又快，便优先流往河床高且江面宽的外河，六成来水流到外江，降低洪水风险；枯水季节时，河水流速慢，流水少，便优先流往东部内江，保证平原地区的农用灌溉。
3.飞沙堰
飞沙堰是溢洪道。为了进一步让东部平原免遭洪灾，需要更好的控制水量。
资料拓展：
都江堰，位于四川省成都市都江堰市城西，坐落在成都平原西部的岷江上，是由渠首枢纽（鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口）、灌区各级引水渠道，各类工程建筑物和大中小型水库和塘堰等所构成的一个庞大的工程系统，渠首占地面积200余亩。
它担负着四川盆地中西部地区7市（地）40县（市、区）1130万余亩农田的灌溉、成都市多家重点企业和城市生活供水，以及防洪、发电、漂水、水产、养殖、林果、旅游、环保等多项目标综合服务，是四川省国民经济发展不可替代的水利基础设施。
都江堰水利工程原理示意图：
都江堰的主体工程包括鱼嘴分水堤、飞沙堰溢洪道和宝瓶口进水口。三者有机配合，相互制约，协调运行，引水灌田，分洪减灾，具有“分四六，平潦旱”的功效。
1、首先，李冰父子对地形和水情作了实地勘察，决心凿穿玉垒山引水。由于当时还未发明火药，李冰便以火烧石，使岩石爆裂，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。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”。
2、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，李冰父子又率领大众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形如鱼嘴的狭长小岛。鱼嘴把汹涌的岷江分隔成外江和内江，外江排洪，内江通过宝瓶口流入成都平原。
3、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”。
都江堰的三大部分，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。
拓展资料
都江堰水利管理
1、都江堰水利调度中心
都江堰建成后，历代都有主管水利的组织机构和人员。建国后，都江堰延伸扩建迅速发展，已成为水资源多功能效益的综合利用工程。各级政府十分重视都江堰的组织建设。
1950年3月成立了川西都江堰管理处；1952年9月，川西都江堰管理处更名为四川省人民政府水利厅都江堰管理处；1955年又更名为四川省水利厅都江堰管理处；1958年再次更名为都江堰管理处；1978年9月成立四川省都江堰管理处，同年12月13日，经四川省革命委员会批准正式成立四川省都江堰管理局。现管理局内设办公室、人事劳动教育处、供水经营处、工业用水处、工程建设管理处、科技处、财务与经济管理处、水政处、监察审计处、党委办公室、多种经营处、离退休人员管理处、勘察设计院、后勤服务中心、接待处、工会、渠首管理处等17个处、室。
2、岁修制度
都江堰有效的管理保证了整个工程历经两千多年依然能够发挥重要作用。汉灵帝时设置“都水椽”和“都水长”负责维护堰首工程；蜀汉时，诸葛亮设堰官，并“征丁千二百人主护”（《水经注·江水》）。此后各朝，以堰首所在地的县令为主管。到宋朝时，制定了施行至今的岁修制度。
古代竹笼结构的堰体在岷江急流冲击之下并不稳固，而且内江河道尽管有排沙机制但仍不能避免淤积。因此需要定期对都江堰进行整修，以使其有效运作。宋朝时，订立了在每年冬春枯水、农闲时断流岁修的制度，称为“穿淘”。岁修时修整堰体，深淘河道。淘滩深度以挖到埋设在滩底的石马为准，堰体高度以与对岸岩壁上的水则相齐为准。明代以来使用卧铁代替石马作为淘滩深度的标志，现存三根一丈长的卧铁，位于宝瓶口的左岸边，分别铸造于明万历年间、清同治年间和1927年。
参考资料：
百度百科-都江堰水利工程原理视频
百度百科-都江堰水利工程
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