沈括與北宋大運(yùn)河

姜師立

摘 要：北宋科學(xué)家沈括與大運(yùn)河有著密切的關(guān)系。他主持過(guò)治理汴河工程，發(fā)明了分層筑堰測(cè)量法。他的著作 《夢(mèng)溪筆談》詳細(xì)記錄了最早的復(fù)式船閘真州閘的修建過(guò)程及價(jià)值作用，成為中國(guó)大運(yùn)河河工技術(shù)領(lǐng)先于歐洲的有力例證。

關(guān)鍵詞：沈括；汴河；真州閘；《夢(mèng)溪筆談》；大運(yùn)河

北宋科學(xué)家沈括不僅致力于科學(xué)研究，還是一位親力親為的治水能臣和水利專家，多次參與治水，為宋代的運(yùn)河漕運(yùn)作出了重要貢獻(xiàn)。元祐四年（1089），沈括舉家搬遷到大運(yùn)河邊的城市潤(rùn)州（今江蘇鎮(zhèn)江）。早年沈括在謫守宣州時(shí)曾托一位道士在潤(rùn)州購(gòu)置過(guò)一處園圃，這次看到以前所買下的園圃正如他30歲時(shí)曾經(jīng)夢(mèng)見(jiàn)的一處清溪花山相映成趣的景觀，于是命名為夢(mèng)溪園，作為自己的隱居之地。在這座夢(mèng)溪園里他寫了中國(guó)科學(xué)史上的重要著作《夢(mèng)溪筆談》，是中國(guó)科學(xué)史上的一部奇書，在舊時(shí)私家著述中占有崇高地位。

一、 治理汴河，發(fā)明分層筑堰測(cè)量法

沈括既有治水的實(shí)踐，又有治水理論，是個(gè)不可多得的治水人才，熙寧五年（1072），朝廷下詔令沈括治理汴河。汴河起源于戰(zhàn)國(guó)時(shí)魏惠王開鑿的鴻溝，在東漢定都洛陽(yáng)時(shí)作為漕運(yùn)的主要線路得到完善，到隋代第一次貫通大運(yùn)河時(shí)成為通濟(jì)渠的重要組成部分。到北宋時(shí)，汴河的作用更為重要，是溝通北宋首都汴梁（今河南開封）與經(jīng)濟(jì)中心江淮經(jīng)濟(jì)區(qū)的主要水上通道，汴河漕運(yùn)不可一日不通?？梢哉f(shuō)，北宋之所以放棄長(zhǎng)安、洛陽(yáng)，而選擇定都汴梁，就是因?yàn)殂炅旱靥庛旰舆@個(gè)重要水上通道的關(guān)鍵位置。疏浚整治汴河是北宋長(zhǎng)期迫切需要解決的問(wèn)題。北宋初期，朝廷為了治理汴河，曾征發(fā)京城附近30多個(gè)縣的民工，每年疏浚一次。后改為三年疏浚一次，并且設(shè)立了提舉汴河堤岸司這個(gè)職務(wù)，成為一種日常職務(wù)。起初由京城的地方官兼管汴河水道和相關(guān)河道的治理，可時(shí)間一長(zhǎng)，治理汴河的工程就漸漸松懈，治河的官員徒掛虛名，20多年都沒(méi)有疏浚過(guò)汴河，于是汴河逐年淤塞。以前東京汴梁的漕渠水都流入汴河，自從汴河淤塞后，從汴梁城東水門以下到雍邱、襄邑，汴河所有的河道的河底都比堤外的平地高出一丈二尺多。沈括在《夢(mèng)溪筆談》的《驗(yàn)量地勢(shì)》一文中形容：“自汴堤下瞰，民居如在深谷中?！盵1]

接到治理汴河的任務(wù)后，得益于自己早年積累的治水經(jīng)驗(yàn)和地形測(cè)量等方面的知識(shí)，沈括在對(duì)汴河沿線進(jìn)行多次實(shí)地考察的基礎(chǔ)上，整理出汴河的水流速度、河床的深淺、兩岸的地勢(shì)高低等大量有價(jià)值的數(shù)據(jù)，并有針對(duì)性地制訂出了治理汴河的工程方案。沈括的汴河治理工程主要有三個(gè)步驟，環(huán)環(huán)相扣。第一個(gè)步驟是組織民力疏浚汴河，將河底沉積多年的淤泥挖出，使汴河的水重新流動(dòng)起來(lái)，能夠行駛漕船和商船。第二個(gè)步驟是對(duì)汴河兩岸的土地進(jìn)行改造，將疏浚河道挖出的肥沃的淤泥平堆在兩岸的鹽堿地上，即采用淤田法將貧瘠的土地改造成高產(chǎn)田。第三個(gè)步驟是將原先作為汴河主要水源的多沙的黃河水截?cái)?，重新開鑿渠道引來(lái)清澈的洛河水進(jìn)入汴河，作為汴河的主要水源。因?yàn)辄S河水含沙量高而洛河水清澈，這種用清水代替多沙水更換水源的方式可以有效防范汴河的再次淤積，也為后代治理運(yùn)河所借鑒。

沈括治理運(yùn)河的一個(gè)創(chuàng)舉是發(fā)明了“分層筑堰測(cè)量法”，就是根據(jù)汴河下游從開封到泗州堤岸地勢(shì)的高低，依次筑起多層的堰壩，并分段測(cè)量上下堤堰里的水位高低，然后把各個(gè)堤堰里水位的高差加在一起，以求得汴河上下游之間的地勢(shì)差。他用這種方法測(cè)量出從開封上善門到泗州汴河入淮口之間的距離為“八百四十里一百三十步”[2]，即汴河從開封到淮河直線距離為420千米；測(cè)出兩地的水平高差為“十九丈四尺八寸六分”[3]，即63.3米。這一精確的數(shù)據(jù)，為當(dāng)時(shí)及后來(lái)治理汴河提供了科學(xué)依據(jù)。分層筑堰測(cè)量法成為測(cè)繪學(xué)方面一個(gè)開創(chuàng)性的成果，具有較高的測(cè)量精度，在國(guó)際上也具有開創(chuàng)性。

推行“淤田法”是沈括在主持整治汴河工程時(shí)的另一個(gè)創(chuàng)舉。淤田是將河水沖下的淤泥放在兩岸的鹽堿地上，靠著肥沃的淤泥的營(yíng)養(yǎng)，使不長(zhǎng)莊稼的鹽堿地變成良田。沈括在《夢(mèng)溪筆談》中記錄了淤田法的價(jià)值：“熙寧中，初行淤田法，論者以謂《史記》所載涇水一斛，其泥數(shù)斗，且糞且溉，長(zhǎng)我禾黍。所謂糞，即淤也。予出使至宿州得一石碑，乃唐人鑿六陡門發(fā)汴水以淤下澤，民獲其利，刻石以頌刺史之功，則淤田之法其來(lái)蓋久矣?！盵4]沈括通過(guò)實(shí)施淤田法，在汴河兩岸增加了耕地17000多頃，使大批失地農(nóng)民有田可種，同時(shí)有效增加朝廷的賦稅收入。

二、 記錄首座復(fù)式船閘真州閘

長(zhǎng)江至淮河之間的邗溝運(yùn)河在宋代稱揚(yáng)楚運(yùn)河。這段運(yùn)河自邵伯往南至長(zhǎng)江邊地勢(shì)高差較大，為接納江潮、調(diào)節(jié)運(yùn)河水，在入江口和入江河段，建設(shè)了相應(yīng)的水工設(shè)施。從東晉時(shí)的邵伯埭到北宋的真州閘，都是為了引潮節(jié)水。宋代是揚(yáng)州段運(yùn)河的完善階段，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期經(jīng)營(yíng)，揚(yáng)楚運(yùn)河基本形成完善的獨(dú)立工程體系。為避開揚(yáng)州北部湖中行運(yùn)的風(fēng)浪之險(xiǎn)，開始實(shí)施河湖分離；為調(diào)節(jié)水位且便于船只通行，開始沿運(yùn)河修建堰閘；為解決西來(lái)淮河河水的去路問(wèn)題，開始沿運(yùn)河?xùn)|堤修建泄水設(shè)施。從而形成一個(gè)兼具航運(yùn)、灌溉、排洪和防潮等綜合效益的相對(duì)獨(dú)立完備的工程體系。據(jù)《中國(guó)大運(yùn)河申遺文本》介紹：“公元9～11世紀(jì)，隨著揚(yáng)州城區(qū)的發(fā)展，揚(yáng)楚運(yùn)河不斷擴(kuò)建，通航能力不斷提高，運(yùn)河主線逐漸繞開揚(yáng)州城市最早發(fā)展的區(qū)域，逐漸形成了今天的淮揚(yáng)運(yùn)河‘揚(yáng)州古運(yùn)河’段?！盵5]為克服揚(yáng)州古城內(nèi)水淺、船只難行，并解決船只過(guò)往卸糧頻繁，造成船只容易損壞的問(wèn)題，需對(duì)傳統(tǒng)的船閘進(jìn)行改造。復(fù)式船閘真州閘就是在這一背景下修建的。宋代在運(yùn)河上廣泛使用的一項(xiàng)重要技術(shù)就是建造復(fù)式船閘。據(jù)史料記載，宋代在真州、揚(yáng)州、高郵、楚州、泗州運(yùn)河沿線，建有斗門水閘79座。

據(jù)沈括《夢(mèng)溪筆談》記載，揚(yáng)州到儀征之間的儀揚(yáng)運(yùn)河上的真州閘是第一座復(fù)式船閘。北宋天圣年間，胡宿的《通江水閘記》記載了當(dāng)時(shí)真州的水情：“當(dāng)湖涸水是有初，萬(wàn)里連檣自上游而并至，將乘高堰之險(xiǎn)，必俟靈潮之來(lái)，淺河殆憂，線挽甚苦，守卒達(dá)旦而不寐，嚴(yán)鼓終夜而有聲，人相告勞，官不睱給?！盵6]胡宿（995—1067），字武平，當(dāng)時(shí)擔(dān)任揚(yáng)子縣尉，揚(yáng)子縣為真州附廓縣，因此他記錄的真州水情阻礙漕運(yùn)，迫切需要建筑新船閘的事情是親身經(jīng)歷的。

《夢(mèng)溪筆談》中有一篇《真州復(fù)閘》，記述了運(yùn)河水工史上建真州閘這件大事：“天圣中，監(jiān)真州排岸司、右侍禁陶鑒始議為復(fù)閘節(jié)水，以省舟船過(guò)埭之勞。是時(shí)工部郎中方仲荀、文思使張綸為發(fā)運(yùn)使、副，表行之，始為真州閘。歲省冗卒五百人，雜費(fèi)百二十五萬(wàn)。運(yùn)舟舊法，舟載米不過(guò)三百石。閘成，始為四百石。其后所載浸多，官船至七百石，私船受米八百余囊，囊二石?！薄白院蟊鄙瘛⒄俨?、茱萸諸埭相次廢革，至今為利。”[7]

復(fù)式船閘是運(yùn)河航運(yùn)實(shí)踐中的一項(xiàng)重大發(fā)明，這種閘類似于現(xiàn)代的二級(jí)船閘，使用復(fù)閘不僅能解決水位差的問(wèn)題，而且能使過(guò)往船只的載重量大大增加。據(jù)張伯垓《重修真州水閘記》一文介紹，真州復(fù)閘初建時(shí)為木結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)和運(yùn)行上都很有特色。內(nèi)、外閘門都用堅(jiān)硬的條石為基礎(chǔ)，上下游筑起了堅(jiān)固的堤壩以防止水浪沖擊。外閘主要用來(lái)平衡運(yùn)河和長(zhǎng)江之間的水位差；內(nèi)閘隨著水面的上升與運(yùn)河平順銜接。同時(shí)，還在閘旁設(shè)置了一座通江水澳（水柜），以補(bǔ)充水源，使復(fù)閘的功能更加完備。這一復(fù)式船閘的技術(shù)至今還是葛洲壩等現(xiàn)代水利工程所采用的技術(shù)。盡管真州閘至今還沒(méi)有考古發(fā)掘出來(lái)，但沈括的《夢(mèng)溪筆談》證實(shí)了真州閘的建設(shè)時(shí)間和功能作用。正是有了《夢(mèng)溪筆談》的記載，才足以證明真州復(fù)閘作為中國(guó)第一座有文字記載的復(fù)式船閘，比歐洲同類船閘早了約400年，是世界上第一座復(fù)式船閘，在世界運(yùn)河史上也具有一定首創(chuàng)意義。

新式船閘的出現(xiàn)，大大方便了揚(yáng)州段運(yùn)河的航運(yùn)，在保證漕糧運(yùn)輸?shù)耐瑫r(shí)，也活躍了宋代揚(yáng)州的商品經(jīng)濟(jì)。沈括的《揚(yáng)州重修平山堂記》一文充分展現(xiàn)揚(yáng)州當(dāng)時(shí)的盛景：“十一路百川遷徙貿(mào)易之人，往往出其下，舟車南北日夜灌輸京師者居天下之七?！盵8]

注釋與參考文獻(xiàn)

[1][2][3]沈括.夢(mèng)溪筆談[M].上海古籍出版社， 2015：167.

[4]沈括.夢(mèng)溪筆談[M].上海古籍出版社，2015：157.

[5]國(guó)家文物局.中國(guó)大運(yùn)河申遺文本[R].2013：117.

[6]胡宿.《通江水閘記》碑文[B].

[7]沈括.夢(mèng)溪筆談[M].上海古籍出版社，2015：81.

[8]沈括.沈括全集[M].浙江大學(xué)出版社，2011：376.

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