大運(yùn)河工程里的科技智慧

文／嵇立平

大運(yùn)河包括隋唐大運(yùn)河、京杭大運(yùn)河和浙東大運(yùn)河三部分，全長(zhǎng)2700公里，至今已延續(xù)2500余年。今年，斷流百年的京杭大運(yùn)河首次全線水流貫通，千年運(yùn)河迎來世紀(jì)復(fù)蘇，在新時(shí)代綻放出絢麗光彩。

大運(yùn)河是世界上開鑿時(shí)間最早、流經(jīng)距離最長(zhǎng)、規(guī)模最大的人工運(yùn)河，和萬里長(zhǎng)城、坎兒井并稱為中國(guó)古代三大工程，是中國(guó)人民勞動(dòng)和智慧的結(jié)晶，在中華民族科技發(fā)展史上閃耀著奪目的光彩。

大運(yùn)河的前世今生

大運(yùn)河的開發(fā)肇始于春秋戰(zhàn)國(guó)期間，公元前486年，吳王夫差開鑿了邗溝，把長(zhǎng)江水引入淮河，全長(zhǎng)170公里，成為大運(yùn)河最早修建的一段。此后的秦、漢、三國(guó)、晉和南北朝，歷代或繼續(xù)延伸河道，或開鑿新河道，使運(yùn)河分布的地區(qū)幾乎遍及大半個(gè)中國(guó)。

隋朝大業(yè)元年至六年（605年至610年），隋煬帝兩次動(dòng)用百萬百姓，疏浚、連接之前眾多王朝開鑿留下的河道，修筑了隋朝大運(yùn)河。隋朝大運(yùn)河地跨北京、天津、河北、山東、河南、安徽、江蘇、浙江8個(gè)省、直轄市，全長(zhǎng)2000多公里，形成一條貫穿南北的經(jīng)濟(jì)與交通大動(dòng)脈。

隋朝后，經(jīng)唐、宋歷代對(duì)大運(yùn)河不斷地疏浚、整修、改造，持續(xù)發(fā)揮著其貫通南北動(dòng)脈的作用。元朝定都北京后，把以洛陽(yáng)為中心的大運(yùn)河截彎取直，使得大運(yùn)河進(jìn)入北京的航程更為簡(jiǎn)直、高效。明清時(shí)期，繼續(xù)對(duì)運(yùn)河航道進(jìn)行調(diào)整和治理，“運(yùn)漕商旅，往來不絕”。古人評(píng)價(jià)大運(yùn)河為：“天下轉(zhuǎn)漕，仰此一渠。”“漕”指的是水路運(yùn)輸?shù)募Z食，“渠”指大運(yùn)河，意即國(guó)家水路運(yùn)糧，都要仰賴大運(yùn)河。

大運(yùn)河肇始于春秋時(shí)期，貫通于隋朝，繁榮于唐宋，發(fā)展于元朝，鞏固于明清，穿越古今，貫通南北，成為中國(guó)奔流不息的經(jīng)濟(jì)大動(dòng)脈、中華文明的又一條“母親河”。直至20世紀(jì)初，隨著鐵路、公路等新型交通方式的興起，傳統(tǒng)中國(guó)受到西方科技的影響而急劇轉(zhuǎn)型，大運(yùn)河的地位才開始逐漸下降。

運(yùn)河工程的科技成就

開鑿大運(yùn)河集中了水利工程的所有類型，其水利規(guī)劃、水工建筑、水利工程管理的科學(xué)技術(shù)成就，在17世紀(jì)前一直是領(lǐng)先世界的，是人類歷史上超大規(guī)模水利工程的杰作。

開鑿運(yùn)河首先要解決水源問題。設(shè)計(jì)者在開挖運(yùn)河之前，首先根據(jù)地形來規(guī)劃線路，巧妙地把天然的大小河道串聯(lián)起來，作為大運(yùn)河有機(jī)的組成部分，并充分利用沿途的湖泊、泉水補(bǔ)充水源。例如，大運(yùn)河最早的河道邗溝是春秋時(shí)吳國(guó)興建的，邗溝的水源就來自于長(zhǎng)江和淮河。戰(zhàn)國(guó)時(shí)魏國(guó)開鑿的人工運(yùn)河“鴻溝”，也是把黃河與淮河之間的濟(jì)、濮、汴、睢、潁、渦、汝、泗、菏等主要河道連接起來，構(gòu)成鴻溝水系。明清時(shí)期利用散布在大運(yùn)河兩岸的湖泊、洼地作為“水柜”，在山東魯運(yùn)河和江南運(yùn)河間設(shè)置了安山湖、南旺湖、微山湖、練湖等“水柜”。運(yùn)河的水源系統(tǒng)多元化，不僅使水源有了保證，而且大大減省了開鑿新河的巨大投入和工程量。

由于復(fù)雜的地勢(shì)而產(chǎn)生的水位差，是制約大運(yùn)河修建和發(fā)揮作用的一大難題。大運(yùn)河的建設(shè)者們?cè)O(shè)計(jì)出了一個(gè)又一個(gè)卓越可行的方案。秦漢時(shí)期，是用壅高水位的“斗門”（古代最早的閘門）來調(diào)節(jié)水位。唐朝在運(yùn)河上修建了以土石壘成的堤壩“堰、埭”，如著名的平津堰就是其中杰出的代表。至宋朝，用水力、人力或畜力拖船過堰的辦法，已不能適應(yīng)航運(yùn)事業(yè)發(fā)展的需要，遂發(fā)明創(chuàng)建了船閘，如著名的“西河閘”等，以代替堰、埭。與此同時(shí)，還發(fā)明了澳閘。澳閘就是在船閘旁開辟一個(gè)蓄水池，當(dāng)運(yùn)河供水不足時(shí)，再將水澳里的水提供給船閘使用，以解決了船閘水源不足的問題。

古運(yùn)河建設(shè)者非常善于建設(shè)超大規(guī)模的綜合性工程。如江蘇淮安清口樞紐工程，是為解決黃河在運(yùn)河口淤墊倒灌而規(guī)劃建設(shè)的，修建工程浩繁，形成了龐大的水工建筑群，至今在工程遺產(chǎn)區(qū)仍分布著堤壩、河道、閘涵、土墩、木龍等53處豐富的工程和文化遺跡。山東濟(jì)寧南旺分水樞紐工程集引水、蓄水、分水、排水于一體，因勢(shì)造物，相繼修建了疏河濟(jì)運(yùn)、挖泉濟(jì)流、蓄水濟(jì)運(yùn)、防河保運(yùn)、增閘節(jié)流等一系列結(jié)構(gòu)縝密的系統(tǒng)配套工程，體現(xiàn)了高度的科技含量。