2200年前，李冰父子修建都江堰，没有任何现代仪器，却实现了“四六分水、二八分沙”的自动调节，至今运转如常，背后原理让现代工程师都叹服

声明

本文基于真实历史人物和事件，结合公开历史资料进行艺术化加工创作。文中对话、心理活动等细节为合理推测，目的是增强文章可读性，尽可能还原历史情境。核心史实（人物、时间、地点、重大事件）均真实可考。

引子

公元前256年，蜀郡太守李冰站在玉垒山前，身后是8年凿山的成果——宝瓶口。岷江水第一次被人力分流，从此改道向东。

但分水只是第一步。接下来的问题更棘手：枯水期怎么保证灌溉？洪水期怎么防止淹没？岷江每年裹挟的几百万吨泥沙怎么处理？

李冰没有钢筋水泥，没有测量仪器，甚至没有火药。他只有竹子、石头，和一个听起来不可能完成的目标。

14年后，他做到了。而且这套系统运转了2200年，至今仍在使用。

01

公元前272年，秦昭襄王做了一个决定——任命李冰为蜀郡太守。

这个任命背后有一盘大棋。秦国宰相司马错早就说过一句话：「得蜀则得楚，楚亡则天下并矣。」意思是，拿下蜀地，就能从上游压制楚国。楚国一完，天下就统一了。

问题是，蜀地虽然被秦国占了30多年，却始终没能变成真正的粮仓和后勤基地。原因只有一个字：水。

岷江从岷山发源，带着高山融雪一路狂奔。到了灌县一带，地势突然变平，水流失去约束，动不动就泛滥。洪水一来，整个成都平原变成泽国，老百姓管这叫"蜀人几为鱼"。

更要命的是，岷江东岸有座玉垒山，像一堵墙挡住了江水。结果西边涝，东边旱，同一片平原，两种灾。

李冰到任后，第一件事不是坐在衙门里看文书。他脱掉官服，换上草鞋，拄着竹杖，带着儿子李二郎，沿岷江逆流而上，一走就是上千里。

他要亲眼看看，这条江到底是怎么回事。

从成都出发，经灌县、过白沙，一直走到岷江源头。沿途李冰记录水位、观察水流、测量地势。几个月下来，他脚上的草鞋磨破了十几双，但心里渐渐有了数。

问题的关键，在玉垒山。

这座山卡在岷江和成都平原之间，江水被它逼得只能往西南走，平原东部的农田一滴水都分不到。要想治水，必须把玉垒山凿开一个口子，让岷江水改道向东。

听起来简单，做起来要命。

02

玉垒山是什么山？花岗岩。

这种石头硬得出奇，连岷江冲了几千年都没冲开，所以才会在这里形成一个大拐弯。李冰要在这样的石头上凿出一条水道，用什么？

那时候没有火药。火药是东汉以后才发明的，离李冰的时代还有300多年。李冰手里只有铁锤、铜凿，和几万民工的两只手。

一开始，工程用的是最笨的办法：凿。几千人排成排，对着岩石一锤一锤地敲。进度慢得让人绝望，一个月下来，石壁上只多了几道浅浅的痕迹。

照这个速度，凿开玉垒山至少要30年。秦国等不了那么久，李冰也等不了。

有一天，一个老石匠提了个建议：「大人，硬凿不行，得用火。」

这个方法叫"火烧水激"。先在岩石上凿出沟槽，堆上木柴点火，把石头烧得滚烫。等温度升到足够高，再泼上冰凉的江水。热胀冷缩，坚硬的花岗岩就会炸裂。

李冰决定试试。

第一次实验，效果惊人。被火烧过的岩石，泼水之后发出"噼里啪啦"的爆裂声，表面出现密密麻麻的裂纹。工人们再上去一凿，大块的石头哗啦啦往下掉。

从那以后，玉垒山工地上就成了这个景象：白天烧火，晚上泼水，天亮再凿。火光映红半边天，蒸汽弥漫整座山。

这一烧，就是整整8年。

公元前264年，玉垒山终于被凿开了一个口子。宽20米，高40米，长80米。因为形状像个瓶子口，李冰给它取名"宝瓶口"。被凿下来的那堆石头，堆在旁边，叫"离堆"。

岷江水第一次改变了方向，从宝瓶口涌入成都平原。

但李冰很快发现，这只是万里长征第一步。

03

宝瓶口凿开之后，新问题来了。

岷江水确实能流进成都平原了，但流多少没法控制。枯水期，水量本来就少，流进宝瓶口的更少，灌溉不够用。洪水期，岷江暴涨，大量洪水涌进平原，照样发大水。

李冰琢磨了很久，想出一个办法：在岷江上游建一道分水堤，把江水分成两股。一股继续往原来的方向流，叫外江，负责泄洪；另一股引向宝瓶口，叫内江，负责灌溉。

想法很好，问题是怎么建？

岷江水流太急了，从雪山上冲下来，速度快得吓人。往江心扔石头？石头还没落稳就被冲走了。打木桩？木桩插不进江底的卵石层。

李冰试了很多办法，全失败了。

有一天，他看见江边有人在编竹筐。那人手很巧，把竹片编得又紧又密，做成一个大笼子，里面装满石头，准备拿去护堤用。

李冰盯着那个竹笼看了半天，突然眼睛一亮。

石头会被冲走，是因为单个石头太轻、太散。但如果把一堆石头装进竹笼里呢？重量加起来，就不容易被冲走了。而且竹笼有弹性，水流冲上来会有缓冲，不像硬邦邦的石墙那样容易被冲垮。

他立刻让竹工试制：编成长三丈、宽二尺的大竹笼，装满鹅卵石，然后用船运到江心，一个一个沉下去。

第一批竹笼下水，没被冲走。第二批、第三批……竹笼越堆越多，慢慢在江心形成了一道长长的堤坝。

堤坝的前端做成尖形，像鱼的嘴巴一样，江水冲上来会被分成两股。李冰给它取名"鱼嘴"。

这个方法后来被总结成十六个字："重而不陷、击而不反、硬而不刚、散而不乱。"意思是：够重所以不会沉没，有弹性所以不会被冲垮，结实但不僵硬，分散但不零乱。

用现代工程学的眼光看，这简直是天才的发明。竹笼装石头，就地取材、成本低廉、施工方便、维修简单。更关键的是，它符合柔性结构的原理，比刚性的石坝更适合对抗急流。

鱼嘴分水堤建成后，岷江在这里被一分为二：西边是外江，东边是内江。内江的水通过宝瓶口流入成都平原。

李冰站在鱼嘴上，看着江水乖乖分流，长出了一口气。

但他还是高兴得太早了。

04

鱼嘴建成那天，李冰在堤上站了很久。他发现一个问题——一个要命的问题。

枯水期，六成水进了内江，没毛病。可洪水期呢？水位一涨，内江照样灌进大量洪水。成都平原还是会被淹。

而且还有泥沙的问题。岷江从雪山冲下来，每年裹挟着几百万吨砂石。这些东西要是堵在宝瓶口，用不了几年，整个工程就废了。

鱼嘴虽然能分水，但不能排沙。李冰蹲在堤上，盯着翻滚的江水发呆。

突然，他注意到一个现象。

岷江在这里有个弯道。水流经过弯道时，表层的清水和底层的浊水走的路线不一样。表层清水往弯道内侧流（凹岸），底层带着泥沙的浊水往弯道外侧流（凸岸）。

这是河流的自然规律，叫"凹冲凸淤"。用现代的话说，就是离心力的作用。

李冰眼睛亮了。

如果把内江设在弯道的内侧（凹岸），外江设在外侧（凸岸），那清水自然会往内江走，泥沙自然会往外江走。

他立刻让人调整了鱼嘴的位置，确保内江正好在弯道凹岸。

效果立竿见影。根据后来的测量，经过鱼嘴分流后，80%的泥沙进了外江，只有20%进了内江。

这就是"二八分沙"的原理。

但李冰还没完。进入内江的泥沙虽然少了，但不是零。时间长了，还是会淤积。怎么办？

他又想出一招：在鱼嘴和宝瓶口之间，修一道低矮的堰坝，叫"飞沙堰"。

飞沙堰的高度很讲究，只有两米左右。平时，江水从它旁边流过，去宝瓶口。一旦水量大了，水位上涨，多余的水就会漫过飞沙堰，流回外江。

更妙的是排沙功能。内江水流到飞沙堰附近时，因为旁边有个叫"离堆"的大石堆挡着，水流会形成漩涡。漩涡产生离心力，把水里的泥沙甩向飞沙堰。泥沙顺着飞沙堰滚进外江，被冲走了。

李冰盯着翻滚的江水，突然注意到一个现象。这个发现，让他想出了一个绝妙的办法……

05

飞沙堰的设计，堪称神来之笔。

李冰发现，水流在弯道产生的离心力，不只能分水分沙，还能用来"甩沙"。他把飞沙堰设在内江弯道的外侧，正好是离心力最强的位置。

水流进入内江后，到了飞沙堰附近会撞上离堆（就是当年凿宝瓶口留下的那堆石头），被迫转弯。转弯产生漩涡，漩涡产生离心力，底层带着泥沙的水就被甩向飞沙堰方向。

泥沙翻过飞沙堰，顺着后面的排沙渠流进外江。实测数据显示，经过飞沙堰这一道工序，进入宝瓶口的泥沙只剩下4%到5%。

两道关卡——鱼嘴分掉80%，飞沙堰再甩掉大部分剩余。最后进入成都平原的，基本都是清水。

后人把这叫做"二八分沙"，但实际效果比二八还好。飞沙堰的存在，把内江的含沙量压到了极低。

飞沙堰还有第二个功能：泄洪。

当内江水量太大时，水位上涨，超过飞沙堰的高度，多余的水就会漫过堰顶，流回外江。这样一来，不管上游来多大的洪水，进入宝瓶口的水量都有个上限。成都平原从此不怕发大水了。

飞沙堰的高度必须恰到好处。太高了，排沙泄洪效果差；太低了，枯水期水量不够灌溉。李冰反复试验，最终定在两米左右。后来他还留下一句口诀：「低作堰」，意思是飞沙堰不能修高了。

这个高度，2200年来基本没变过。

06

鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口，三大工程都建好之后，还剩最后一个问题：怎么保证枯水期有足够的水，洪水期又不会太多？

靠人工调节肯定不行。古代没有闸门、没有水泵，不可能随时调整水量。李冰需要的是一套能自动运转的系统。

他的解决方案，藏在鱼嘴的结构里。

李冰故意把内江的河床挖得比外江低。这个高度差很小，只有几米，但效果惊人。

枯水期，岷江水位低，水流慢。因为内江河床更深，水自然往深处走，六成以上的水流进内江，保证了灌溉用水。

洪水期，岷江水位高，水流急。这时候河流的主流线会变直，不再贴着弯道的凹岸走，而是直接冲向弯道外侧。外江虽然河床高，但河道宽，容纳量大。结果六成以上的洪水被引进外江排走，内江只分到四成。

这就是"四六分水"的原理。

枯水期，内江六、外江四。洪水期，内江四、外江六。完全自动，不需要任何人工干预。

后人总结李冰治水的秘诀，有一句话叫「分四六，平潦旱」。平潦就是防洪，平旱就是灌溉。四六分水，一招解决两个问题。

为了让后人知道水位的标准，李冰做了三个石人，立在内江里。他跟民工说：「水竭不至足，盛不没肩。」意思是枯水期水位不能低于石人的脚面，洪水期不能淹过石人的肩膀。

这是人类历史上最早的水位观测标尺之一。

李冰还在内江河床埋了一匹石马，规定每年枯水期清理河道时，必须挖到石马为止。太浅了进水量不够，太深了会破坏河底结构。

一个石人管水位，一个石马管深度，两个"标尺"配合，保证整个系统永远在最佳状态运转。

07

公元前256年，历时14年的都江堰工程全部完工。

那一年，李冰已经在蜀郡干了十几年。他把一个"泽国"变成了"天府"。洪水不见了，干旱消失了，成都平原成了秦国最大的粮仓。

《华阳国志》记载："水旱从人，不知饥馑，时无荒年，天下谓之天府也。"

从此以后，成都平原再没饿过肚子。

李冰没有停下来。工程建好之后，他又制定了一套维护制度，叫"岁修"。每年霜降之后，水位下降，要清理河道里的淤泥（深淘滩），检查飞沙堰的高度（低作堰）。清明节前完工，然后举行开水仪式，把内江的水放进灌溉渠。

他还留下两句口诀，刻在石壁上：「遇湾截角，逢正抽心。」意思是河流有弯道的地方，要把凸出来的角截掉，减少冲刷；河道笔直的地方，要把河底挖成凹形，让水流稳定。

这些规矩，一直沿用到今天。每年清明节，都江堰都会举行"开水节"，纪念李冰父子。

公元前251年，李冰去世。他的儿子李二郎接过了维护都江堰的担子，继续管理水利，直到终老。

后来的人们在都江堰旁边修了一座庙，叫"二王庙"，供奉李冰和李二郎。从南北朝开始，这座庙历代翻修，一直香火不断。蜀地老百姓管李冰叫"川主"，把他当成神一样祭拜。

08

都江堰建成之后，历朝历代都在维护它。

汉朝设了专门的官员管理堰首工程，叫"都水椽"和"都水长"。三国时期，诸葛亮派了1200人专门守护都江堰，还颁布了中国历史上最早的防洪法令——"九里堤护堤令"。

宋朝时候，岁修制度正式写进国家法令，规定每年必须清淤维护。这也是"都江堰"这个名字第一次出现在史书上。

1933年，岷江上游发生堰塞湖溃决，洪水把鱼嘴、飞沙堰全部冲毁。只有宝瓶口因为是在岩石上凿出来的，安然无恙。三年后，工程师张元父子主持重建，鱼嘴比原来往西挪了10米，但基本原理一点没变。

1974年3月，都江堰在搬迁安澜索桥时，挖到了一尊巨大的石像。这尊石像高2.9米，重约4吨，身穿汉代官服，面带微笑，双手拱于胸前。

最关键的是石像上的三行字：「故蜀郡李府君讳冰，建宁元年闰月戊申朔廿五日都水椽尹龙长陈壹造三神石人治水万世焉。」

建宁元年是公元168年，东汉时期。这尊石像是东汉人为了纪念李冰而造的，已经在岷江底下躺了1800多年。

它的出土，彻底证实了一件事：战国时期蜀郡太守李冰主持修建都江堰的历史，完全真实可靠。

2000年，都江堰被联合国教科文组织列入世界文化遗产名录。2018年，又入选世界灌溉工程遗产。

2024年，四川遭遇十年来最大洪峰。都江堰启动分洪机制，"四六分水、二八分沙"的古老系统再次证明了自己——洪水安全通过，成都平原安然无恙。

距离李冰凿开玉垒山，已经过去了2280年。他设计的那套系统，至今仍在运转。

参考信息来源

本文创作参考了以下公开资料：

《史记·河渠书》（西汉·司马迁）

《华阳国志·蜀志》（东晋·常璩）

《水经注》（北魏·郦道元）

《元和郡县志》（唐·李吉甫）

四川省水利厅官网《中国治水代表人物廉洁故事—李冰》

水利部官网《历史治水名人：李冰》

都江堰水利工程百度百科

李冰治水百度百科

知乎专栏《都江堰是如何运作的？》

中国教育报《都江古堰 换了人间》