都江堰建於公元前250年，由當時的蜀郡太守李冰父子修建，主要用來灌溉成都平原。

如上圖，整個工程由寶瓶口、飛砂堰、分水魚嘴、金剛堤、人字堤等建築物組成。寶瓶口依山開鑿，是整個灌溉渠的進水口，不僅能夠在枯水期大量引水，還能在洪水期約束進渠流量。

整個工程的神奇之處在於“三七分流”，在洪水期，狹窄的寶瓶口只允許三成的水量進入內江，剩餘的水量透過飛沙堰溢流外江，在枯水期，深窄的寶瓶口和較高的飛沙堰又能將七成水量引入灌區！

都江堰代表了當時水利工程建設的最高水平，經歷代整治，至今仍在使用，是每一個水利人的驕傲。

要解釋清楚題主的問題，務必要了解都江堰工程興建的歷史背景原因，以及整個工程各個部分的情況以及功能，這樣從總體上看，才能全面的明白都江堰水利工程的作用，以及在世界水利工程中重要的地位。

都江堰水利工程坐落在成都平原西部的岷江上，岷江發源於四川北部的岷山，是匯入長江的重要支流之一。岷江口是長江中上游的分界點，岷江水流量大、流速湍急。在興修都江堰以前，每當春夏山洪暴發的時候，岷江水奔騰而下，從灌縣進入成都平原，由於河道狹窄，古時常常引發洪災，洪水一退，又是沙石千里。而灌縣岷江東岸的玉壘山又阻礙江水東流，造成東旱西澇。

都江堰始建於秦昭王末年(約公元前256~前251) ，由分水魚嘴、飛沙堰、寶瓶口等部分組成。是蜀郡太守李冰父子在前人鱉靈開鑿的基礎上組織修建的大型水利工程。

一、寶瓶口

修建寶瓶口的目的主要是想將岷江江水分流部分進入成都平原，防洪減旱。以燒石開山為主的傳統辦法, 把石頭燒破裂以後, 將碎石推入江中, 形成水道, 因而建成了寶瓶口。玉壘山向西伸進岷江的這一塊山尾巴，用人工開鑿巖石，給攔腰截斷，形成一個向東的分水口，也就是都江堰工程的第一部分寶瓶口，留在江心的那一塊山體，就叫做“離堆”，有了寶瓶口，岷江一分為二,可以分一部分江水向東，灌溉成都平原了。

分析：

1、“熱脹冷縮原理”——寶瓶口修建時由於那時還未發明炸藥，必須採用人工開山的辦法，而當時的人們能想出用火燒石，利用熱脹冷縮的原理加快工程進度，是一個很了不起的科學方法。

2、彎曲河道的水流運動及河床演變——彎道水流的動力軸線，主要特點：在彎道進口段或上游過渡段，偏靠凹岸；隨水位流量變化，主流線低水傍岸，高水居中。所以在枯水期水流傍向凹岸寶瓶口水量不足。

二、魚嘴

在寶瓶口修建之後，雖然起到了一定程度上的分流和灌溉的作用，成都平原乾旱得到一定緩解，但是由於東都地勢較西部高，枯水期，江水難以流入寶瓶口，因此開始進行二期工程魚嘴。魚嘴”是都江堰的分水工程，因其形如魚嘴而得名，位於岷江江心，把岷江分成內外二江。西邊叫外江，是岷江正流，主要用於排洪；東邊沿山腳的叫內江，是人工引水渠道，主要用於灌溉。

在枯水期，江水不愛往東而流，成都平原得不到灌溉。於是在江心的“離堆”向上遊方向，修築一個幾百米長的大堤，這個大堤就叫做“金剛堤”，金剛堤迎著上游江水的頭部，就叫做“魚嘴”。從“魚嘴”到“離堆”之間的金剛堤，就等於把岷江水進一步一分為二，西面的原有岷江河道，叫做“外江”；東面的河道，叫做“內江”。其中“內江”有人工導流渠的意思，每年到了枯水期，就組織人工，對“內江”進行掏挖，挖得比外江低，這樣，就解決了枯水期江水不愛流入寶瓶口的問題。同時，內江在凹岸，外江在凸凹又剛好解決了泥沙淤積問題。

分析：

1、懸移質泥沙的紊動擴散理論——含沙量分佈上稀下濃，分佈不均，重力使得下沉，淤積作用明顯；擴散使其懸浮，沖刷增強；

2、彎曲河道的水流運動及河床演變——水流作曲線運動，由於離心力作用水面產生橫比降形成封閉環流，表層水流流向凹岸，底層向凸，這一環流疊加在主流上，形成螺旋流；所以內江在凹岸，江水的表層清水會搶進內江；而江水的底層濁水就會流入凸岸的外江。這就在很大程度上解決了泥沙淤塞內江的問題。

三、飛沙堰

魚嘴工程修建之後解決了枯水期問題和豐水期部分泥沙問題，但是在豐水期可能給內江造成徑流過大以及泥沙對內江的淤積，於是修建飛沙堰。“洩洪道”具有洩洪徘砂的顯著功能，故又叫它飛沙堰。堰和堤的共同點都是擋水，但其不同在於：堤，必須保證水流不得漫過；堰，就是又檔水還又讓水能漫過去。

飛沙堰實際上是在金剛堤最靠近離堆的地方，故意留出一段凹槽，寶瓶口很狹窄，在豐水的季節，內江的水位必然漲得很高，那麼，高出來的水，就全都從飛沙堰漫過去，流回到原來的水道，也就是外江了，這就保證豐水季節大水不至於淹了成都平原，如遇特大洪水的非常情況，它還會自行潰堤，讓大量江水迴歸岷江正流（外江）；另一個妙用在於，寶瓶口上游內江東岸是“S型”的，大水衝到這裡，直接撞到半擋著的玉壘山體巖壁，就會翻滾，產生旋渦，下層泥沙翻上來，翻過飛沙堰，翻到外江裡。這又解決了剩餘泥沙的淤積問題。據說幾噸重的大石頭都會翻滾過去。古時飛沙堰，是用竹籠卵石堆砌的臨時工程；如今已改用混凝土澆鑄，以保一勞永逸的功效。

分析：

1、懸移質泥沙的紊動擴散理論：含沙量分佈上稀下濃，分佈不均，重力使得下沉，淤積作用明顯；擴散使其懸浮，沖刷增強。

2、彎曲河道的水流運動及河床演變——頂衝點（主流開始逼近凹岸的位置）衝擊凹岸形成漩渦，低水（含沙量大）上堰過飛沙堰，高水（清水）下挫流入寶瓶口，這又在很大程度上解決了泥沙淤積的問題，水量遇到排沙越明顯。

李冰主持建立的都江堰，充分利用了當地西北高、東南低的地理條件，根據江河出山口處特殊的地形、水脈、水勢，乘勢利導，無壩引水，自流灌溉，使堤防、分水、洩洪、排沙、控流相互依存，共為體系，保證了防洪、灌溉、水運和社會用水綜合效益的充分發揮。

李冰父子正確地處理了魚嘴分水堤、飛沙堰洩洪道、寶瓶口引水口等主體工程的關係，使其相互依賴，功能互補，巧妙配合，渾然一體，形成佈局合理的系統工程，聯合發揮分流分沙、洩洪排沙、引水疏沙的重要作用，使其枯水不缺，洪水不淹。 都江堰科學地解決了江水自動分流、自動排沙、控制進水流量等問題，消除了水患。

兩千多年前，都江堰取得這樣偉大的科學成就，世界絕無僅有，至今仍是世界水利工程的最佳作品。