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世界最大最复杂的地下水利工程——坎儿井

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  • ta_mind
    无聊
    2019-4-23 21:43
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    [LV.2]偶尔看看I

    发表于 2018-9-19 20:34:12 | 显示全部楼层 |阅读模式

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    大家是否知道,中国有一个世界最大也最复杂的地下水利工程,它全长5000多公里,总数量1700多条,密布有上万多个竖井,最深可达90多米,与万里长城、京杭大运河并称为中国古代最伟大的三大工程,它便是新疆地区的坎儿井。
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    身为中国古代三大工程之一,其知名度远远不如长城和京杭大运河,甚至也比不上都江堰出名,很多中国人甚至都没有听说过,这不得不说是一种遗憾!今天带大家领略一下:
    坎儿井,是新疆干旱地区一种特殊的地下渠灌溉系统,主要分布在新疆东部博格达山南麓的吐鲁番和哈密两个地区,至今已有两千多年的历史。它是把地层中的潜流沿着挖成的暗渠引至地面,再由明渠引入农田或涝坝,整体工程量十分巨大,也非常考验人的智慧,对发展当地农业生产和满足居民生活需要,都具有十分重要的意义。
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    要知道,吐鲁番是中国极端干旱地区之一,年降水量只有16毫米,而蒸发量在3000毫米以上,可谓中国的干极。但是新疆却有一个好处,就是高山上有雪水融化入地,地形又有盆地。新疆土壤多为砂砾,渗水性很强,山上雪水溶化后,大部分会渗入地下,流入盆地蓄水层。于是,当地人因势利导,利用山的坡度和地下渠,巧妙地创造了坎儿井。
    之所以说它伟大,让我们先看看坎儿井的构造:
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    坎儿井,主要由竖井、地下渠道(暗渠)、地面渠道(明渠)和涝坝(小型蓄水池)四部分组成。


    掘井人先在高山雪水潜流处,寻其水源,在一定间隔打一些深浅不等的竖井汇集水源,然后再依地势高下在井底修通暗渠,沟通各井,引水下流;地下渠道的出水口与地面渠道相连接,再把地下水引至地面,灌溉桑田。
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    坎儿井汇聚地下潜流而成地下河,保护可贵水源尽可能不受炎热、狂风、沙尘暴的影响,并长期保持稳定流量;它顺地势自然流动,由龙口(天山雪水经过地层渗透,通过暗渠流向明渠的第一个出水口)出地面,为绿洲生命提供着成本相对低廉的水源供给。
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    接着,我们来分析一下坎儿井的施工难度:
    1)竖井。竖井是开挖或清理坎儿井暗渠时运送地下泥沙或淤泥的通道,也是送气通风口。一般每隔20—70米就有一口竖井;一条3~10公里的坎儿井,竖井通常多达上百个;井口一般呈长方形或圆形,长1米,宽0.7米,深度最深可达90多米。
    乘车临近吐鲁番时,在那郁郁葱葱的绿洲外围戈壁滩上,就可以看见顺着高坡而下的一堆一堆的圆土包,形如小火山锥,坐落有序地伸向绿洲,这些,就是坎儿井的竖井口。
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    2)暗渠,又称地下渠道,是坎儿井的主体。它一般高1.7米,宽1.2米,短的100—200米,最长的长达25公里;暗渠全部是在地下挖掘,因此掏捞工程十分艰巨。
    暗渠挖掘还有一个很大的难题,就是方向的定位。由于地下挖掘,再加上最早始于西汉,指北针等工具并没有在此应用。在开挖暗渠时,为尽量减少弯曲、确定方向,吐鲁番的先民们创造了木棍定向法。
    即相邻两个竖井的正中间,在井口之上,各悬挂一条井绳,井绳上绑上一头削尖的横木棍,两个棍尖相向而指的方向,就是两个竖井之间最短的直线。然后再按相同方法在竖井下以木棍定向,地下的人按木棍所指的方向挖掘就可以了。
    此外,吐鲁番人民还发明了油灯定向法。油灯定向是依据两点成线的原理,用两盏旁边带嘴的油灯确定暗渠挖掘的方位,并且能够保障暗渠的顶部与底部平行。但是,油灯定位只能用于同一个作业点上,不同的作业点又怎样保持一致呢?挖掘暗渠时,在竖井的中线上挂上一盏油灯,掏挖者背对油灯,始终掏挖自己的影子,就可以不偏离方向,而渠深则以泉流能淹没筐沿为标准。
    暗渠越深空间越窄,仅容一个人弯腰向前掏挖而行。由于吐鲁番的土质为坚硬的钙质粘性土,加之作业面又非常狭小,因此,要掏挖出一条25公里长的暗渠,不知要付出怎样的艰辛。据说,天山融雪冰冷刺骨,而工人掏挖暗渠必须要跪在冰水中挖土,因此长期从事暗渠掏挖的工人,寿命一般都不超过30岁。所以,吐鲁番坎儿井也被称为“地下长城”。
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    最后,我们再来看看坎儿井的规模:
    在新疆大约有坎儿井1700多条,全长约5000公里,其中仅吐鲁番就多达1100多条,吐鲁番的耕地有七成是靠坎儿井灌溉。
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    大家可能对5000公里没概念,可以先看看京杭大运河1700公里的长度:
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    再看看贯彻中国南北的黑河-腾冲线长度,全长:3742公里!
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    现在也许能理解坎儿井的五千多公里有多长。如果再考虑竖井施工量,保守估计坎儿井掘进1m距离3x4x1=12立方的开挖量,那么5000公里的长度就要挖掉超过6000万立方的土石,这相当于把天安门广场那么大的一片面积直线向下挖个137米的大坑。而这土石量,堆起来成为25cm厚2m高的墙可以绕地球赤道3圈。
    要知道这可是在古代就开始开挖,早先没有指北针等定位系统,还涉及到井下作业,垂直开挖,克服奔涌的地下水等,而且都是在没有机器的帮助下完成的。
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    当前,现存年龄最大的坎儿井是吐尔坎儿孜,位于吐鲁番市恰特卡勒乡庄子村,全长3.5公里,日水量可浇20亩地,1520年挖成,至今已498年;最长的坎儿井是鄯善县红土坎儿孜,全长25公里,日浇地58亩;竖井最深的坎儿井,是位于鄯善吐峪沟乡苏贝希坎村东部的努尔买提主任坎儿孜,全长20.7公里,井深98米,日浇地25亩,开凿于1900年;水量最大的坎儿井是吐鲁番市艾丁湖乡吾力托尔坎村欧吐拉坎儿孜,日水量浇地70亩!
    始于2000年前,挖了超过5000公里,使用历史超过千年,这些都足以被称成为世界地下水利工程之最,其工程之浩大,构造之巧妙,让人叹为观止。
    新疆坎儿井,是古代劳动人民留下的不可多得的珍贵人文遗产,具有极高的历史价值和科学价值,值得当代人给予更多的关注和保护!!!

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