科普竞赛优秀文章7 |都江堰：千年不倒的“智慧水务”系统

一、鱼嘴分水：动态平衡算法

       形如游鱼的堤坝将岷江一分为二。枯水期的鱼嘴发挥着精密的财务分配：表层60%的清水如银线般注入深且窄的内江河道，底层40%富含泥沙的浊流则自动转向浅且宽的外江。到了丰水期，暴涨的江水在弯道处上演着自然的魔法：借助弯道环流原理，80%的泥沙被排向位于凸岸的外江，完美实现"二八排沙"的治水奇迹。

▲都江堰鱼嘴“四六分水”示意图

二、飞沙堰：自动清淤黑科技

       这座低矮的“智能门槛”藏着惊人的智慧。当洪水来袭时，湍急的水流拍打在离堆上，瞬间激起螺旋状的涡流。这股神奇的力量如同无数只无形的手，将泥沙卷起抛向外江。更妙的是，堰顶与河床仅存20厘米的落差，既能保证灌溉用水，又能让多余水量自动溢流，堪称古代的“动态调压阀”。

▲飞沙堰清砂原理图

三、宝瓶口：高精度恒压供水器

       这个宽仅20米的天然水阀，藏着流体力学的终极奥秘。李冰父子通过巧妙的设计，以火烧岩石后泼水冷却，使玉垒山岩体崩裂，将玉垒山凿出合适的渐变截面。当岷江水涌入时，宝瓶口如同精密的节流阀，既能防止洪水倒灌，又能以厘米级精度调节流量。这套系统历经两千多年仍保持着±3%的稳定输水精度，远超现代普通水闸的控制水平。

▲都江堰三大主体工程位置图

四、现代智慧水务

       智慧水务是运用物联网、大数据、AI等技术，实时感知分析优化水资源配置，实现城市供水、防洪、排水全流程智能化管理的新型水务体系。在国家“十四五”数字经济、新基建及“双碳”战略下，它作为智慧城市建设的核心板块，通过系统治理、协同管理破解城市内涝和水质污染等难题，推动美好家园建设。中山大学土木工程学院以水土交融为特色，智慧水务是学院相关团队的重点研发方向，在相关领域取得了系列研究成果，培养了一批人才，为智慧水利和国家水网建设注入了新的力量。

▲城市智慧水务示意图