中國古代的河工智慧

劉朝暉

山東省棗莊市臺(tái)兒莊區(qū)結(jié)合大運(yùn)河國家文化公園。

在《中國水利史》中撰寫了與京杭運(yùn)河全部相關(guān)內(nèi)容的中國水利水電科學(xué)院水利史研究所前所長譚徐明曾感嘆：“我覺得世界上別的運(yùn)河遇到的困難，都沒有咱們所遇到的那么多，那么棘手?！?/p>

京杭大運(yùn)河是迄今為止世界上開鑿最早、規(guī)模最大、距離最長、持續(xù)發(fā)揮效益最久的人工運(yùn)河，也堪稱世界上工程最復(fù)雜、付出人力物力最多的運(yùn)河。這項(xiàng)世界上最繁浩的工程之一，解決了眾多的世界性工程難題。大運(yùn)河也因此成為中華民族治水工程集大成者。

河工，既是水利工程，也是治水的人。中國古代的河工智慧，在3200公里的運(yùn)河上熠熠發(fā)光。限于篇幅，本文只能從大運(yùn)河的幾處代表片段中，去重溫中國水利工程之魅力。

通惠河打通“最后一公里”

元代定都大都城（今北京）后，為保證大都的物資供應(yīng)，元朝最初采取海運(yùn)的方式。但以隋唐大運(yùn)河為基礎(chǔ)，開通山東段運(yùn)河以縮短航線，對(duì)大運(yùn)河進(jìn)行裁彎取直提到了議事日程。1262年，“習(xí)知水利，且巧思絕人”的郭守敬被薦舉給正被漕運(yùn)之事煩擾的元世祖忽必烈，被授權(quán)規(guī)劃并實(shí)施這項(xiàng)浩大工程。

郭守敬通過實(shí)地考察并繪圖上奏，確定了山東段運(yùn)河改造的路線。依據(jù)郭守敬的圖紙，1283年完成了濟(jì)州河的開鑿；1289年會(huì)通河完工（濟(jì)州河成為會(huì)通河的一段）。山東段運(yùn)河全長約300公里，修建了30余座石閘，實(shí)現(xiàn)了節(jié)水行舟，使大運(yùn)河的漕運(yùn)直達(dá)北京通州。郭守敬完成了中國大運(yùn)河第二次貫通的工作，從南到北有效連接了五大水系，包括錢塘江、長江、淮河、黃河和海河，讓中國北方最主要的河流全部連通起來，形成了我們今天所看到的京杭大運(yùn)河基本格局。

大都城的糧食主要依賴南方產(chǎn)糧區(qū)，但南方的糧食沿著運(yùn)河到達(dá)京城，確切地說是到通州，離大都城還有20多公里的距離，人們只能把通過運(yùn)河船運(yùn)而來的糧食搬上各種牲口車，走旱路運(yùn)到京城，為此“驢畜死者不可勝計(jì)”。

在對(duì)大都城附近水資源和地勢(shì)地貌進(jìn)行充分的調(diào)研考察后，郭守敬提議修建從通州至京城的運(yùn)河，得到忽必烈支持。忽必烈甚至要求，丞相以下文武百官都要參加挖河建壩的工作。

1292年，在金代閘河（即金代開鑿的從中都到通州的運(yùn)河）的基礎(chǔ)上，元大都至通州的運(yùn)河工程順利完工，全長82公里。南方的船只可以通過這條運(yùn)河直接行至北京什剎海，在積水潭碼頭卸貨。忽必烈看到南來北往的漕船在這條運(yùn)河上穿梭往來，非常高興，于是賜名為“通惠河”。通惠河開通后，漕運(yùn)到大都的糧食由每年幾萬石猛增到一百幾十萬石。通惠河打通了京杭大運(yùn)河的 “最后一公里”，至此，大運(yùn)河成了縱貫?zāi)媳钡乃辖煌ňW(wǎng)。

挖通運(yùn)河有人力就行，但通州到京城運(yùn)河的核心問題是水源。由于通州地勢(shì)低，郭守敬的難題在于找到保證運(yùn)河水量的水源。他在北京周邊輾轉(zhuǎn)調(diào)研，勘查水源，最終把昌平白浮泉作為水源之一。

因?yàn)榘赘∪c大都城之間的高差很小，直線的引水路線上有低谷、溝渠，水流無法抵達(dá)大都城。經(jīng)過水文測量，郭守敬“舍近求遠(yuǎn)”地設(shè)計(jì)水道，即不用沙河和清河的自然水道，而是向西，直到西山腳下修成渠道，既可輸水，又可將西山的水收集起來，注入水渠之中，并匯集到甕山泊（今頤和園昆明湖前身），再向南引入直至通州。

郭守敬從解決漕運(yùn)問題出發(fā)，將灌溉、防洪和航運(yùn)兼顧，將開發(fā)之利做到最大，“上可以致西山之利，下可以廣京畿之漕”。通惠河的開鑿和白浮引水的成功，不僅解決了大都的漕運(yùn)問題，而且開辟了大都的水源，為元大都城的建設(shè)和都城的持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。因?yàn)楣鼐?，元代成為歷朝歷代封建王朝歷史上，北京解決水源和漕運(yùn)問題最好的時(shí)期。

南北分水解決水源困難

山東省濟(jì)寧汶上縣會(huì)通河段的南旺鎮(zhèn)，是京杭大運(yùn)河全程地勢(shì)最高處，北高臨清90尺，南高徐州106尺，被人們形象地稱為“水脊”，曾常因水量不足而淤塞斷航。元代會(huì)通河的效率十分低下，管理和維護(hù)都相當(dāng)困難。

時(shí)間回到明永樂九年（1411年），“讓運(yùn)河常年有水”這個(gè)重?fù)?dān)落到了當(dāng)時(shí)的工部尚書宋禮身上，宋禮調(diào)查后認(rèn)為應(yīng)疏浚，但25萬人的疏浚隊(duì)伍勞作幾個(gè)月也未見成效。就在他一籌莫展的時(shí)候，汶上一位民間水利專家白英獻(xiàn)上了一個(gè)建設(shè)性方案，就是“引汶濟(jì)運(yùn)”，通過在南旺建立水利樞紐工程來滿足“讓運(yùn)河常年有水”的目的。

宋禮在白英的幫助下，圍繞引、蓄、分、排四大環(huán)節(jié)，開挖了引水渠——小汶河，“遏汶至南旺”，從地勢(shì)較高的大汶河筑戴村壩引水，同時(shí)在南旺設(shè)分水口。南旺水脊，地形復(fù)雜，宋禮、白英為調(diào)節(jié)水量，又相地置閘分流。《明史·宋禮傳》載：“北自臨清置閘十七；南至沽頭置閘二十有一。”所置水閘，值人看守，層層節(jié)水，以時(shí)蓄泄，“分水龍王廟二閘尤重要，最易斟酌，若淺于南，則當(dāng)閉北閘，使分北之水亦歸于南；淺于北，則閉南閘，使分南之水，亦歸于北”。這樣一來，就能保證南北過往船只的順利通過。

南旺樞紐被譽(yù)為整條大運(yùn)河上科技含量最高的工程，為千里運(yùn)河南北分水之咽喉，是17世紀(jì)工業(yè)革命前世界土木工程的最高技術(shù)成就。

南旺分水的設(shè)施，和都江堰相似，在肖汶河與運(yùn)河的交匯處，設(shè)一300米長的石壩，石壩的中間是梭形的魚嘴石，這樣不僅能防止洪水沖刷，而且可調(diào)節(jié)南北分水量，讓其大部分流向北方，小部分流向南方。因此，民間流傳著“七分朝天子，三分下江南”的說法。南旺分水大大改善了會(huì)通河的漕運(yùn)能力，有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)說，“10倍于元代”。分水口處還建造了龍王廟，因此被稱為“分水龍王廟”。1504年，南旺分水完全取代了濟(jì)寧的天井閘分水，而后成功地運(yùn)行了近500年。

南旺分水樞紐實(shí)現(xiàn)了運(yùn)河水的南北分流，并利用周邊湖泊，在豐水季蓄水，枯水季排水，加上挖泉集流、建閘節(jié)流、科學(xué)管理等一系列措施，成功地解決了大運(yùn)河的水源，天才地解決了大運(yùn)河最重要的技術(shù)難題，為明清大運(yùn)河500多年的漕運(yùn)通暢奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。南旺樞紐也因此被譽(yù)為整條大運(yùn)河上科技含量最高的工程，為千里運(yùn)河南北分水之咽喉，是17世紀(jì)工業(yè)革命前世界土木工程的最高技術(shù)成就。

山東南旺分水樞紐戴村壩的主石壩。

鑒于南旺水利工程的重要性，2008年以來，山東省文物考古研究所、濟(jì)寧市文物局、汶上縣文物旅游局對(duì)南旺樞紐工程遺址進(jìn)行了不間斷的考古發(fā)掘，還入選“2011年度全國十大考古新發(fā)現(xiàn)”。

清口樞紐——淮揚(yáng)運(yùn)河淮安段。

隨后，大運(yùn)河南旺樞紐國家考古遺址公園建成，該公園以汶運(yùn)交匯口和南旺分水龍王廟為核心，北至十里閘，南至柳林閘，東至徐建口斗門，目前包括大運(yùn)河南旺樞紐博物館、古建筑群和古河道遺址。如今，人們可以在大運(yùn)河南旺樞紐博物館中，通過文物藏品、歷史文獻(xiàn)等實(shí)物和圖片模型，以及3D演示等多種方式，重溫古代水工的技術(shù)成就。

“束水攻沙”化解治理難題

出版過《運(yùn)河的開發(fā)與治理問題》一書的中科院地理所研究員鄒寶山曾說過：“治理運(yùn)河的關(guān)鍵就是治理黃河?！贝筮\(yùn)河連接了五大水系，與黃河相遇最為尷尬。由于黃河、淮河和運(yùn)河在清口交匯，導(dǎo)致了復(fù)雜的水系格局，黃河河道的變遷和沖決泛濫，一直在影響著大運(yùn)河的暢通，對(duì)運(yùn)河構(gòu)成威脅。

明代的治黃、治運(yùn)和治淮工作更為復(fù)雜和困難。明代著名治水專家潘季馴在萬歷六年（1578年）第三次出任河道總督，前往黃河、淮河、大運(yùn)河三條河流的交匯之處的淮安清口，對(duì)黃、淮、運(yùn)治理進(jìn)行了總體規(guī)劃，提出了“通漕于河，則治河即以治漕；會(huì)河于淮，則治淮即以治河；合河淮而通入海，則治河淮即以治?！钡囊?guī)劃思想，強(qiáng)調(diào)將黃、淮、運(yùn)作為一個(gè)整體對(duì)待：既要看到三者間的區(qū)別和矛盾，更要重視三者間的聯(lián)系。治理的核心就是“束水攻沙”和“蓄清刷黃”。

潘季馴認(rèn)為，實(shí)現(xiàn)“束水攻沙”的關(guān)鍵是筑堤。為此，他設(shè)計(jì)了一套由遙堤、縷堤、月堤和格堤組成，于遙堤上修建減水閘和滾水壩的堤防體系，并于1579年在黃河兩岸完成徐州至淮安長達(dá)600里的遙堤。自此，黃河被固定于徐州至淮安一線?！靶钋逅ⅫS”則被潘季馴生動(dòng)地比喻為“以湯沃血”，即把蓄積的清水用于沖刷黃河泥沙。

明萬歷年間，清口水利樞紐格局基本形成，并逐漸成為保障大運(yùn)河順暢完整的關(guān)鍵工程，也是中國大運(yùn)河上最具科技含量的樞紐工程之一。

潘季馴的思想在當(dāng)時(shí)領(lǐng)先世界，特別是被大壩阻截的淮河形成的洪澤湖乃當(dāng)時(shí)世界上最大的水庫，堪稱16世紀(jì)中外罕見的偉大水利工程。清口水利樞紐用引黃濟(jì)運(yùn)、遏黃保運(yùn)、避黃保運(yùn)等措施協(xié)調(diào)黃運(yùn)關(guān)系，通過在黃淮運(yùn)交匯口增建減水閘和滾水壩，確保了河床淤積和洪澤湖在黃、淮汛期高水位的情況下不至于危及航道和下河地區(qū)河道的安全，遏黃保運(yùn)的措施取得了較好的效果。在黃河泥沙和大規(guī)模的水利工程的作用下，產(chǎn)生了洪澤湖、微山湖、駱馬湖等，并且改變了淮北平原的面貌。

中國水利文明傳承的載體

整條京杭大運(yùn)河因河道漫長，涵蓋地域范圍廣泛，須經(jīng)歷閘河段、湖區(qū)段、天然河段、河運(yùn)交匯段等復(fù)雜的地形和水域，如何解決船隊(duì)翻山越嶺的問題，如何保持航道暢通，如何解決航道上江河平交現(xiàn)象，眾多的工程中體現(xiàn)了中國古代水工水利科技的創(chuàng)舉。

水利專家徐炳順曾總結(jié)，中國古代水工在京杭運(yùn)河上創(chuàng)造性地建設(shè)了宏大工程系統(tǒng)和完善的管理系統(tǒng)，破解了六大世界性難題。除了體現(xiàn)了很高的航運(yùn)樞紐規(guī)劃水平和工程技術(shù)水平的南旺分水工程，黃、淮、運(yùn)交匯的清口水利樞紐工程，還創(chuàng)建了梯級(jí)船閘工程系統(tǒng)，發(fā)明創(chuàng)造了航運(yùn)節(jié)水工程澳閘和調(diào)節(jié)水柜，滾水壩和減水閘等一系列的防洪安全工程，創(chuàng)建了航運(yùn)安全工程系統(tǒng)。此外，還創(chuàng)建了一整套工程建設(shè)管理系統(tǒng)。

據(jù)悉，中國是世界上最早發(fā)明船閘的國家，也是最早建造多級(jí)船閘的國家。京杭大運(yùn)河的梯級(jí)船閘系統(tǒng)，借由船閘實(shí)現(xiàn)水位升降，船得以上行下行，翻山越嶺。公元423年，揚(yáng)州附近運(yùn)河建造的兩座斗門是京杭運(yùn)河工程上最早出現(xiàn)的閘門。北宋期間公元984年建造的真州閘，是世界上最早的復(fù)式船閘，比歐洲荷蘭的船閘早了約400年。元代在會(huì)通河上臨清與濟(jì)寧之間建造了31座船閘，可謂是全世界最早的梯級(jí)船閘，比西方早350年。

雖然如今公路、鐵路、航空等現(xiàn)代運(yùn)輸方式已經(jīng)成為主流，可大運(yùn)河上的水運(yùn)船只仍然發(fā)揮著重要作用，是現(xiàn)代運(yùn)輸體系的重要補(bǔ)充。那些仍然在運(yùn)河上忙碌穿梭的船只，為大運(yùn)河賦予了生命，讓大運(yùn)河成為為數(shù)不多的活態(tài)文化遺產(chǎn)。

當(dāng)年在牽頭進(jìn)行運(yùn)河申遺時(shí)，時(shí)任揚(yáng)州市市長朱民陽認(rèn)為，“活態(tài)”是大運(yùn)河區(qū)別于其他運(yùn)河世界遺產(chǎn)的最顯著特征，這一特征仍具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。在朱民陽看來，今天大運(yùn)河仍是揚(yáng)州城市發(fā)展的動(dòng)脈，也是中國“北煤南運(yùn)”的主要通道，僅淮揚(yáng)運(yùn)河段就相當(dāng)于8條京滬高速公路的貨運(yùn)量。除了主航道承擔(dān)著運(yùn)輸、灌溉、泄洪等功能外，大運(yùn)河部分航道還擔(dān)負(fù)著為中國南水北調(diào)東線工程輸水的重任。

同濟(jì)大學(xué)土木工程學(xué)院水利工程系教授劉曙光認(rèn)為，京杭大運(yùn)河最重要的科技價(jià)值之一，在于合理地解決了由于地形的高差不同帶來的水資源空間時(shí)空分布不均勻的問題，各種水利工程手段，在沒有現(xiàn)代科技的情況下，用自然的力量來解決自然的問題。如今的南水北調(diào)工程，也是對(duì)京杭大運(yùn)河思路和理念的傳承和新發(fā)展。

2022年8月，全長135公里的平陸運(yùn)河工程在廣西開工，建成后將在我國西南地區(qū)開辟一條由西江干流向南入海的江海聯(lián)運(yùn)大通道。劉曙光表示，作為中國水利文明傳承的重要載體，京杭大運(yùn)河傳承下來的很多經(jīng)驗(yàn)在如今的工程中都值得借鑒，并通過新的科技賦能去解決，“土木工程水利工程在我們國家今后更長的時(shí)期，還要發(fā)揮更大的作用，其中依然閃耀著京杭大運(yùn)河水工智慧的光芒”。