▲2024年10月,因長江流域干旱少雨,湖北省武漢市楊泗港長江大橋附近原本被淹沒的江中堤露出水面,成為市民們玩耍的場所。 圖源:視覺中國
長江流域有數(shù)千年的水利工程修建歷史,涌現(xiàn)出一大批工程杰作,也積累了豐富的水利工程經(jīng)驗(yàn),成為璀璨的長江流域文化的重要組成部分。這些水利工程蘊(yùn)含著流域內(nèi)數(shù)億人趨利避害,與長江平衡互動,謀生存,求發(fā)展的智慧結(jié)晶。
從某種意義上講,中華民族5000多年的歷史,也是一部治水史,而治水往往是通過修建水利工程來實(shí)現(xiàn)的。我國先秦時期建設(shè)的三大水利工程——都江堰、鄭國渠和靈渠,有兩個在長江流域;現(xiàn)代修建的世界最大水利工程——三峽工程,以及最大梯級水電站群也在長江流域。可見長江流域水利工程在我國乃至世界的重要地位。
長江流域水利工程歷史悠久
在距今約8000年的杭州跨湖橋遺址中,考古發(fā)掘了獨(dú)木舟遺存,這表明在新石器早期,長江下游已出現(xiàn)原始的水運(yùn)工具。在距今約6000年的江蘇馬家浜文化遺址中,發(fā)現(xiàn)了以水塘為水源,由蓄水井(坑)、水溝和水口組成的供水及灌溉工程。在距今約5000年的浙江良渚古城遺址外圍,發(fā)現(xiàn)了包括上壩、下壩和山前長堤等11處人工壩體遺址,這可能是我國目前發(fā)現(xiàn)的最早的堤壩系統(tǒng)。大禹治水的故事在長江上、中、下游都有傳說,但可考的遺跡并不多。在已發(fā)掘出的史前水利工程遺址中,早期的遺址主要出現(xiàn)在下游,說明下游先民最早走出山丘,來到平原的水域邊生產(chǎn)和生活。這就自然要考慮防洪,以及建設(shè)便利的水稻灌溉和水運(yùn)交通系統(tǒng)。
▲廣西壯族自治區(qū)桂林市興安縣境內(nèi)的靈渠始建于秦漢時期,溝通了湘漓二水,促進(jìn)了長江和珠江流域的經(jīng)濟(jì)和社會交流。 圖源:視覺中國
在春秋戰(zhàn)國時期,吳國君主在長江下游修建了我國歷史上第一條溝通長江和淮河的運(yùn)河——邗溝。在長江中游,秦將白起在秦昭王二十八年(前279)攻楚鄢郢(今湖北宜城),筑堰遏鄢水(今漢水支流蠻河)灌城,后人將這一渠堰改建成渠塘結(jié)合的灌區(qū),俗稱白起渠,可灌田三千頃,對襄宜平原的灌溉系統(tǒng)發(fā)展起到了重要作用。在長江上游,公元前256年,秦蜀郡太守李冰主持修建的都江堰工程,是當(dāng)時我國規(guī)模最大的水利工程。因灌溉和舟楫之利,成都平原逐漸發(fā)展成為“水旱從人”的天府之國。
秦漢時期,長江中游的水利工程發(fā)展較快。公元前219年,秦始皇開鑿靈渠,溝通了湘漓二水,促進(jìn)了長江和珠江流域的經(jīng)濟(jì)和社會交流,使嶺南地區(qū)永久納入中國版圖。西漢初年,襄陽附近已出現(xiàn)江漢堤防,此后長江荊江段和漢水中下游城鎮(zhèn)附近的堤防修建逐漸普及。西漢后期,南陽太守召信臣建設(shè)六門堨、鉗盧陂等灌溉工程,開發(fā)了“長藤結(jié)瓜”般的渠塘灌溉系統(tǒng),發(fā)展了南陽灌區(qū),使南陽盆地成為我國重要的農(nóng)業(yè)區(qū)。
三國鼎立時,為解決軍糧問題,曹魏屯田江淮,興修七門堰、吳塘等水利工程。蜀漢在上游,屯田四川,修都江堰,并開發(fā)出漢中灌區(qū)。孫吳在下游筑赤山塘,開丹陽湖田,江南水利漸次開發(fā)。西晉時期,下游修筑了丹陽練湖,中游開發(fā)了楊夏水道。東晉時期,桓溫令陳遵修筑的江陵金堤,為荊江大堤之首堤。
▲在距今約8000年的杭州跨湖橋遺址中出土的獨(dú)木舟,被譽(yù)為“中華第一舟”。 圖源:視覺中國
隋唐時期,全國經(jīng)濟(jì)重心開始南移,隋煬帝開通了連接我國南北方的大運(yùn)河。及至宋代,大運(yùn)河的維修、擴(kuò)建和管理已經(jīng)有了一整套運(yùn)管體系,創(chuàng)造了蓄水、引水濟(jì)運(yùn),以及建設(shè)復(fù)閘(類似現(xiàn)代船閘)等技術(shù)。在唐代,先后三次系統(tǒng)地修建江浙海塘,防止風(fēng)暴潮的侵入。自唐至北宋,長江下游地區(qū)的塘浦圩田發(fā)展日漸廣泛,太湖地區(qū)成為江南糧倉,有“當(dāng)今賦出于天下,江南居十九”之說。北宋以后,沿海潮堤數(shù)量不斷增加,并始建石塘。
元代時,京杭運(yùn)河全線開通。明清時期,則建立了完善的大運(yùn)河維修和管理制度。長江中下游干支流堤防漸成系統(tǒng),荊江大堤、黃廣大堤、無為大堤等重要干堤已連成整體。繼太湖湖區(qū)之后,鄱陽湖區(qū)、江漢湖群、洞庭湖湖區(qū)圩田及堤防系統(tǒng)迅速發(fā)展,兩湖地區(qū)成為全國糧稅收入的重要地區(qū),有“湖廣熟,天下足”的美譽(yù)。當(dāng)然,沿江及濱湖區(qū)圩垸的大量修建,也同時導(dǎo)致傳統(tǒng)的低洼洪泛區(qū)防洪形勢日益嚴(yán)峻,巨災(zāi)事件日益增多。在此期間,江浙地區(qū)的海塘也已形成完整系統(tǒng),險工險段海塘多改為石塘。
進(jìn)入近現(xiàn)代之后,隨著生產(chǎn)技術(shù)和材料的革新,生產(chǎn)力水平大幅提高。特別是新中國成立之后,我國建設(shè)了近10萬座水庫大壩,其中半數(shù)在長江流域。目前長江流域已建灌區(qū)15.6萬處,有效灌溉率超過50%,長江水系通航里程總計(jì)達(dá)6.5萬公里,占全國內(nèi)河比重達(dá)56%,生產(chǎn)碼頭泊位3893個,其中萬噸級及以上泊位360個,20年來貨運(yùn)量一直穩(wěn)居世界第一。這些水利工程在防洪發(fā)電、灌溉供水、航運(yùn)旅游等方面支撐了國家經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展,其中丹江口水庫、南水北調(diào)中線工程、三峽水利工程、白鶴灘水電站等水利工程更是成為“國之重器”。
▲長江流域夏秋多暴雨,所以每年汛期幾乎都會暴發(fā)洪水。 圖源:視覺中國
群星閃爍的長江水利工程杰作
良渚水利系統(tǒng)位于浙江省杭州市余杭區(qū)瓶窯鎮(zhèn)境內(nèi),是迄今所知中國最早的大型水利工程,也是世界最早的水壩系統(tǒng)之一。良渚遺址由良渚古城核心區(qū)、水利系統(tǒng)、祭壇墓地和外圍郊區(qū)等部分組成,總占地面積達(dá)100平方公里。良渚水利系統(tǒng)位于良渚古城的西北部和北部,共有11條堤壩遺址,修筑于兩山之間的谷口位置,分為南、北兩組壩群,分別為由塘山、獅子山、梧桐弄等組成的南邊低壩群及由崗公嶺、老虎嶺、蜜蜂弄等組成的北邊高壩群,構(gòu)成了前后兩道防護(hù)體系。
站在良渚遺址西側(cè)的栲栳山上向東北望去,可以清晰地看到一條高出地面、呈現(xiàn)“L”形的土崗,當(dāng)?shù)卮迕穹Q之為“塘山”。塘山遺址南起瓶窯栲栳山、南山,往北到彭公的毛元嶺轉(zhuǎn)彎向東,全長約10千米,寬度為40—70米,現(xiàn)存高度3—5米。這條原始堤防的原理是中間堵、兩頭疏,堵疏結(jié)合,與大禹治水有相通之處。良渚水利系統(tǒng)兼有防洪、運(yùn)輸、供水和灌溉等功能,對良渚地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展起到了重要作用。
▲為了應(yīng)對洪水的挑戰(zhàn),人們創(chuàng)造了眾多如都江堰水利工程中的魚嘴這樣的防洪、抗洪的水利技術(shù)。 圖源:視覺中國
都江堰水利工程位于四川省成都市都江堰市城西,坐落在成都平原西部的岷江上。工程規(guī)劃充分考慮了岷江上游地勢地貌和岷江四季水沙變化規(guī)律,“乘勢利導(dǎo),因時制宜”,實(shí)現(xiàn)了分水、排沙、防洪、供水和灌溉等多種功能,是人與自然和諧相處的典范。渠首工程由魚嘴、飛沙堰、寶瓶口以及百丈堤、內(nèi)外金剛堤、人字堤等部分組成。
都江堰渠首工程的六字訣“深淘灘,低作堰”有深刻的治水之道。“深淘灘”指對內(nèi)江鳳棲窩下面的一段河床,每年淘淤必須至河中所埋“臥鐵”。之所以要深淘,是為使內(nèi)江河床保持一定的深度,否則會使次年春耕用水期間,在相同水位下,寶瓶口進(jìn)水流量不足。故有“深淘一寸,得水一寸,深淘一尺,得水一尺”的說法。“低作堰”,指飛沙堰不宜筑得太高,一般應(yīng)高出壩前河底二米左右,否則“堤過高,則至秋水濫傷禾”,會影響飛沙堰的泄洪和排沙效果。
工程建成后持續(xù)運(yùn)用2000多年,由于充分利用了地貌及河流、水流等有利因素,并科學(xué)地進(jìn)行調(diào)控,不但沒有破壞周圍環(huán)境,還實(shí)現(xiàn)了滿足整個灌區(qū)用水的目的。20世紀(jì)80年代,渠首樞紐工程、二王廟、伏龍觀等被列為全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位。2000年,都江堰被聯(lián)合國正式列入“世界文化遺產(chǎn)”名錄。2018年,又被列入“世界灌溉工程遺產(chǎn)”。
▲廣西桂林興安,靈渠人字壩。 圖源:視覺中國
靈渠是溝通長江水系和珠江水系的古運(yùn)河,又稱陡河、興安運(yùn)河、湘桂運(yùn)河,位于今廣西壯族自治區(qū)興安縣境內(nèi),建成于公元前214年。秦統(tǒng)一六國后,為進(jìn)一步統(tǒng)一嶺南,克服五嶺障礙,解決軍糧運(yùn)輸問題,由秦監(jiān)郡御史祿主持開鑿靈渠。這是世界上最早的越嶺運(yùn)河,素有“世界古代水利建筑明珠”之美譽(yù),是世界灌溉工程遺產(chǎn)。
靈渠在水利技術(shù)上的主要成就是因勢利導(dǎo),利用興安河谷地帶引水方便的地理?xiàng)l件來修建水利工程。湘江有一條小支流叫雙女井溪,漓江支流靈河有一條小支流叫始安水。雙女井溪至始安水相距僅約兩公里,水位差不過數(shù)米,中間隔著太史廟山、始安嶺、排樓嶺等小土嶺,這些小分水嶺寬僅300—500米,相對高度只有二三十米。選擇適宜地點(diǎn)筑壩,抬高湘江這一側(cè)的海陽河水位,再挖通分水嶺,就可以引湘入漓。靈渠正是利用這一有利地形,在興安縣城東南龍王廟山下的分水塘(渼潭)筑壩攔截海陽河,挖通太史廟山,開南渠引始安水入漓,開北渠通湘江,溝通了湘漓二江。
靈渠全長約37公里,由渠首、北渠、南渠三部分組成,在水流較急或渠水較淺的河段,建有若干陡門(或稱斗門),用于壅高水位,蓄水通航。陡門是具有船閘功能的建筑物,也是世界最早的多級船閘雛形,有“世界船閘之父”之稱。陡門最早出現(xiàn)于唐寶歷元年(825),到宋嘉祐三年(1058)達(dá)到了36座,為有記載以來最多。漢代曾取道靈渠,出兵嶺南。隋代,南北大運(yùn)河開通后,靈渠顯得更為重要,從廣州乘船可到華北。古代的靈渠除可供通航,還可灌溉兩岸農(nóng)田。目前,靈渠主要以灌溉為主,兼有城市供水、工業(yè)供水和風(fēng)光旅游等功能。
▲秋季來臨,長江中下游沖積平原的稻田迎來了豐收季。長江流域有很多水利設(shè)施是為了滿足農(nóng)業(yè)灌溉的需求,或同時兼具防洪、供水和航運(yùn)等功能。 圖源:視覺中國
長江自湖北枝城至湖南城陵磯,流經(jīng)荊州,故此段稱為荊江,全長337公里。荊江北岸堤防上起湖北江陵棗林崗,下至監(jiān)利城南,全長182.35公里,稱為荊江大堤,是長江北岸江漢平原的重要安全保障。
目前,關(guān)于荊江堤防的最早記載始見于《水經(jīng)注·江水》,“江陵城地東南傾,故緣以金堤。自靈溪始,桓溫令陳遵監(jiān)造”。桓溫于永和元年至興寧三年(345—365)任荊州刺史,金堤的建成大約在這一時期。此后南北朝和隋唐時期都有修增,到北宋中期,沙市下游至監(jiān)利的江岸已建成了規(guī)模可觀、基本完整的堤防。明初,大量流民進(jìn)入荊襄地區(qū),荊江堤防開始有了大的發(fā)展。到16世紀(jì)初,沿荊江北岸已分段或連體修筑的堤防有金堤、李家埠堤、寸金堤、沙市堤、新開堤等堤段,以及監(jiān)利境內(nèi)下荊江的一系列堤段。明嘉靖二十一年(1542),江北最后的郝穴口被堵塞,大堤自堆金臺至拖茅埠全線貫通。荊江大堤連成一線后的500多年來,長江南北地理環(huán)境發(fā)生巨大變化。北岸的古云夢澤基本消亡,使江漢平原成為重要農(nóng)業(yè)區(qū);南岸在汛期有超過30%的長江洪水和大量泥沙宣泄到洞庭湖湖區(qū),不僅使湖面不斷擴(kuò)大,還迫使湖區(qū)的圩垸修建了各類堤防長達(dá)3000多公里,使得湖區(qū)防洪戰(zhàn)線長,防洪形勢嚴(yán)峻。
▲上游三峽水庫的建成,大大減輕了荊江大堤的防守壓力,使得荊州水患得以根本性好轉(zhuǎn)。 圖源:視覺中國
京杭大運(yùn)河全長約1800公里,它溝通了海河、黃河、淮河、長江和錢塘江五大水系。京杭大運(yùn)河開掘于春秋時期,完成于隋朝,繁榮于唐宋,取直于元代,疏通于明清。先后經(jīng)歷了三次較大的興修過程,最后一次興修完成后,才被稱作“京杭大運(yùn)河”。春秋戰(zhàn)國時期,開鑿運(yùn)河主要為了軍事服務(wù),如吳王夫差命人開鑿邗溝的直接目的,是為了運(yùn)送軍隊(duì)北伐齊國。隋朝一統(tǒng)天下后,正式貫通南北運(yùn)河,大運(yùn)河的主要功能也轉(zhuǎn)為經(jīng)濟(jì)方面。元代在隋唐運(yùn)河的基礎(chǔ)上修建了自杭州至大都(今北京)的運(yùn)河,明清兩代延續(xù)了基本格局,故京杭大運(yùn)河又稱為元明清大運(yùn)河,現(xiàn)為全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位、世界文化遺產(chǎn)。
大運(yùn)河的漕運(yùn)包括漕糧調(diào)配、押運(yùn)、下卸、進(jìn)倉儲備等方面,在實(shí)際運(yùn)用過程中不斷因地制宜更新發(fā)展,如唐朝宰相裴耀卿改“直達(dá)運(yùn)輸法”為“分段運(yùn)輸法”,即水通則漕運(yùn),水淺則儲倉,設(shè)糧倉于運(yùn)河沿岸。這樣漕船既不停滯,漕糧也無損耗,極大提高了漕運(yùn)量。唐后期在此基礎(chǔ)上創(chuàng)“轉(zhuǎn)搬法”分段接運(yùn),改民運(yùn)為官運(yùn),改散運(yùn)為標(biāo)準(zhǔn)麻袋盛裝,船只編組等集裝化、系統(tǒng)化運(yùn)輸形成。此外,建立漕運(yùn)獎勵制度,以鹽利為漕傭,解決漕運(yùn)經(jīng)費(fèi)問題等運(yùn)行管理的創(chuàng)新,促進(jìn)了漕運(yùn)的發(fā)展,使得漕運(yùn)體系日益完善。
隨著大運(yùn)河貿(mào)易日趨活躍,除了南糧北運(yùn)外,南方的絲綢、茶葉、糖、竹、木、漆、陶瓷等源源不斷運(yùn)往北方,而北方的松木、皮貨、煤炭、雜品等也不斷由運(yùn)河南下。大運(yùn)河還孕育出一眾運(yùn)河城市,如通州、直沽(今天津)、滄州、德州、臨清、徐州等。會館、河埠、碼頭、橋梁、船閘等運(yùn)河邊的建筑,也都是在運(yùn)河運(yùn)行過程中興建。同時,勞動人民還創(chuàng)造出許多與運(yùn)河相關(guān)的藝術(shù),如大運(yùn)河號子、河工號子,是挑河、抬土、筑堤、下樁、打夯中所唱的;闖船號子、拉纖號子、糧米號子等是運(yùn)河上的纖夫唱的;船工則有船工號子,分類很多,有啟程的出船號、推船號、起錨號、拉篷號、撐篙號等,有行駛的搖櫓號、拉纖號、扳艄號、扯帆號等,有停船的下錨號、拉繩號等。這些號子或粗獷簡樸,或蒼涼雄勁,一方面可以鼓舞精神,另一方面可以組織指揮集體勞動。
▲在京杭大運(yùn)河江蘇揚(yáng)州段,江面上行駛著南來北往的貨船。自隋朝后,大運(yùn)河的作用主要體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)方面,并延續(xù)至今。 圖源:視覺中國
三峽工程則是長江流域現(xiàn)代水利工程的代表,具有防洪、發(fā)電、供水、航運(yùn)等巨大的綜合效益。在工程規(guī)劃、勘探、施工和運(yùn)行管理中不斷創(chuàng)造世界水利工程的奇跡。此外,世界上最高的混凝土雙曲拱壩錦屏一級水電站大壩、世界上最高的混凝土面板堆石壩拉哇水電站大壩、世界上最薄的300米級高拱壩烏東德水電站大壩等都在長江流域。另外,白鶴灘289米高拱壩,100萬千瓦巨型水輪發(fā)電機(jī)組的設(shè)計(jì)、制造及安裝,高陡邊坡開挖支護(hù)及加固等都是世界水利工程領(lǐng)先技術(shù)的杰出代表。
一脈相承的長江流域水利工程史
水利工程功能主要分為防洪、灌溉與供水和航運(yùn)三大類,但許多工程都兼具兩種以上功能,如都江堰三者兼?zhèn)洌`渠具有航運(yùn)和灌溉功能,三峽工程則繼承和發(fā)揚(yáng)了古代傳統(tǒng),集多種功能于一體,實(shí)現(xiàn)了水利工程的效益最大化。
由于生產(chǎn)力發(fā)展水平的限制,古代水利工程十分重視勘探、規(guī)劃和設(shè)計(jì),因勢利導(dǎo),選擇工程量最小、環(huán)境影響最小的方案,都江堰和靈渠都是最好的范例。南水北調(diào)中線工程勘測線路時,就借鑒了靈渠的經(jīng)驗(yàn),選擇在長江與淮河分水嶺——河南方城埡口,通過自流方式,沿黃淮平原西部邊緣穿越黃河進(jìn)入海河流域,不僅工程量最少,而且運(yùn)行成本低。三峽工程壩址選在堅(jiān)硬花崗巖基地、寬河谷處的三斗坪,便于眾多大壩水利工程建筑的布置,而且可以將大量汛期洪水調(diào)蓄在山區(qū),使中游江漢平原等傳統(tǒng)洪泛區(qū)保持安瀾。長江流域的幾個主要糧食生產(chǎn)基地都是世界灌溉工程遺產(chǎn)的產(chǎn)物,如成都平原與都江堰灌區(qū)、江漢平原與長渠灌區(qū)、漢中平原與三堰灌區(qū)、淮河平原與洪澤古灌區(qū)等,這些世界灌溉工程遺產(chǎn),孕育出了燦爛的長江農(nóng)耕文化。
古代堤防都是在洪泛區(qū)或者低洼地上逐漸修建起來,而且絕大多數(shù)是土石堤,滿溢、潰堤是常有的事,所以,古人總結(jié)出“守堤不如守灘”,堤防選線要考慮河勢演變規(guī)律,同時發(fā)明了固磯頭、修丁壩等控制河勢的技術(shù)。在防汛搶險中,創(chuàng)造出巡堤、減壓井、壓管涌、堵潰口、防滲墻等技術(shù),并摸索出預(yù)警預(yù)報、撤離避災(zāi)等應(yīng)急避災(zāi)等非工程措施,形成了長江特有的防洪文化。
在工程技術(shù)方面,靈渠梯級斗門設(shè)計(jì)和京杭大運(yùn)河的堰埭、復(fù)閘及水柜(用于調(diào)蓄運(yùn)河水量水位)等設(shè)施的設(shè)計(jì)為長江梯級水庫群和梯級航電工程上下游水位銜接和區(qū)間補(bǔ)水系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了重要經(jīng)驗(yàn)。在筑壩(堰)技術(shù)方面,都江堰工程就地取材,伐竹為籠,使用榪槎、石籠工、臥鐵和碗兒兜等工法為現(xiàn)代治河技術(shù)發(fā)展提供了重要樣本。
▲荊江分洪閘北閘 攝影:湯偉
現(xiàn)代大型水利工程都是復(fù)雜的巨型系統(tǒng),工程規(guī)劃、勘測、設(shè)計(jì)和施工,往往歷時十多年,甚至幾十年。水利人常常在偏遠(yuǎn)山區(qū)的施工現(xiàn)場一待就是十幾年,甚至幾代人前仆后繼。如在三峽工程的勘測、設(shè)計(jì)、論證和施工過程中,許多人在三峽工地工作了一二十年,圍繞著大工程,長時間地探索、工作和創(chuàng)造,培育出一大批“大國工匠”。如鄭守仁院士,自1993年受命主持三峽工程設(shè)計(jì)以來,在三峽壩區(qū)一待就是20多年,如果算上前期在葛洲壩、隔河巖工地的時間,幾乎一輩子都工作在水利工程現(xiàn)場,是水利人的杰出代表。現(xiàn)代水利人不僅創(chuàng)造出水利工程建設(shè)的世界奇跡、積累了豐富的水利工程經(jīng)驗(yàn),也傳承和弘揚(yáng)了古代治水人不怕萬難、不屈不撓的奮斗精神。
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立足三峽,關(guān)注人類家園
報道河流地理與水文化
責(zé)編:左凌仁 周伊萌
美編:程曉新
校對:段海英
審核:任 紅
來源:《中國三峽》雜志 2024年第12期
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