都江堰的主体工程是将岷江水流分成两条，其中一条水流引入成都平原，这样既可以分洪减灾，又达到了引水灌田、变害为利。另外一条则汇入长江。都江堰水利工程最主要部分为都江堰渠首工程，这是都江堰灌溉系统中最关键、最重要的设施。都江堰渠首工程主要由鱼嘴分流堤、飞沙堰溢洪道和宝瓶口引流工程三大部分组成。它科学地解决了江水的自动分流、自动排沙、控制进水流量等问题，三者首尾相接、互相照应、浑然天成、巧夺天工。

 

    鱼嘴分水堤坐落在岷江中游的顶端。它将奔腾而来的岷江一分为二，外江为原始河床，内江用于引流灌溉。

 

    飞沙堰是都江堰三大要件之一，飞沙堰的的高度刚好超过内江河床2.15米，它的作用主要是当内江的水量超过宝瓶口流量上限时，多余的水便从飞沙堰自行溢出；如果遇到特大洪水的紧急情况，它还会自行溃堤，让大量江水回归岷江正流。另一作用是“飞沙”地巧妙地利用离心力的作用和虎头岩的顶拖作用将上游带来的泥沙和卵石，甚至重达数百公斤的巨石，从这里抛入外江，确保内江通畅，确有鬼斧神功之妙。

 

    宝瓶口是由人工开凿的一通山峡，玉垒山被一分为二，其间只留出20米的入水口，内江水从百米之宽的河道涌向宝瓶口，平水季节奔流而过，高峰时节则节节升高，不加节制的水流不断爬升，一涌而入，成都平原就会遭受洪涝灾害。此间飞沙堰的设计与宝瓶口相互结合，它的高度刚好超过内江河床2.15米。宝瓶口入水便始终在一个几乎平衡的常量上。成都平原从此以后既获灌溉又安然无恙，此间的苦心可谓巧也

 

 

都江堰的水沙控制原理有三点：

 

    第一点，水分四六。岷江在关口段江面狭窄，起到控制江水流向的作用。小水时，天然江心洲韩家坝出露水面，主流在关口节点的控制下被挑向左岸而进入韩家坝左汊，沿百丈堤下泄并直趋内江，形成枯水季节内江分六成、外江分四成的天然倒四、六分流。大水时，韩家坝淹没过流，主流取直，过韩家坝顶后趋向外江，形成洪水季节内江分四成、外江分六成的天然四、六分流。

 

 

    第二点，弯道环流。在都江堰河段，悬移质基本属于冲泻质的范围，泥沙淤积问题主要是在洪水季节运动的卵石推移质。在小水时段，卵石难以起动，推移质泥沙很少，所以内江分水六成并无多少泥沙。洪水时主流从外江宣泄，自然也挟带了大部分运动的卵石推移质。此外，内江进口处于微弯河段的凹岸，在弯道环流的作用下，卵石推移质沿凸岸一侧输移而进入外江，根据实测资料分析，进入内江的卵石输移量只占岷江总量的26%左右。

 

    第三点，泄流飞沙。水流进入内江以后，局部河势仍属于微弯河段，飞沙堰位于内江弯道的下段。在弯道环流的作用下，底部水流的流向指向飞沙堰，底流横切越过堰顶，卵石和高浓度的近底悬沙能有效地排向外江，表层水流则基本与堰顶平行而流向下游，形成堰顶溢流时底部的单宽流量大、上部的单宽流量小的特殊流态，在中等流量的需水季节，用较少的水量排走进入内江的大部分卵石和泥沙。飞沙堰的排沙作用则随泄洪量的增加而增强。洪水越大，飞沙堰的分流比越高，排沙效果越显著。