中国古代的河工智慧

刘朝晖

山东省枣庄市台儿庄区结合大运河国家文化公园。

在《中国水利史》中撰写了与京杭运河全部相关内容的中国水利水电科学院水利史研究所前所长谭徐明曾感叹：“我觉得世界上别的运河遇到的困难，都没有咱们所遇到的那么多，那么棘手。”

京杭大运河是迄今为止世界上开凿最早、规模最大、距离最长、持续发挥效益最久的人工运河，也堪称世界上工程最复杂、付出人力物力最多的运河。这项世界上最繁浩的工程之一，解决了众多的世界性工程难题。大运河也因此成为中华民族治水工程集大成者。

河工，既是水利工程，也是治水的人。中国古代的河工智慧，在3200公里的运河上熠熠发光。限于篇幅，本文只能从大运河的几处代表片段中，去重温中国水利工程之魅力。

通惠河打通“最后一公里”

元代定都大都城（今北京）后，为保证大都的物资供应，元朝最初采取海运的方式。但以隋唐大运河为基础，开通山东段运河以缩短航线，对大运河进行裁弯取直提到了议事日程。1262年，“习知水利，且巧思绝人”的郭守敬被荐举给正被漕运之事烦扰的元世祖忽必烈，被授权规划并实施这项浩大工程。

郭守敬通过实地考察并绘图上奏，确定了山东段运河改造的路线。依据郭守敬的图纸，1283年完成了济州河的开凿；1289年会通河完工（济州河成为会通河的一段）。山东段运河全长约300公里，修建了30余座石闸，实现了节水行舟，使大运河的漕运直达北京通州。郭守敬完成了中国大运河第二次贯通的工作，从南到北有效连接了五大水系，包括钱塘江、长江、淮河、黄河和海河，让中国北方最主要的河流全部连通起来，形成了我们今天所看到的京杭大运河基本格局。

大都城的粮食主要依赖南方产粮区，但南方的粮食沿着运河到达京城，确切地说是到通州，离大都城还有20多公里的距离，人们只能把通过运河船运而来的粮食搬上各种牲口车，走旱路运到京城，为此“驴畜死者不可胜计”。

在对大都城附近水资源和地势地貌进行充分的调研考察后，郭守敬提议修建从通州至京城的运河，得到忽必烈支持。忽必烈甚至要求，丞相以下文武百官都要参加挖河建坝的工作。

1292年，在金代闸河（即金代开凿的从中都到通州的运河）的基础上，元大都至通州的运河工程顺利完工，全长82公里。南方的船只可以通过这条运河直接行至北京什刹海，在积水潭码头卸货。忽必烈看到南来北往的漕船在这条运河上穿梭往来，非常高兴，于是赐名为“通惠河”。通惠河开通后，漕运到大都的粮食由每年几万石猛增到一百几十万石。通惠河打通了京杭大运河的 “最后一公里”，至此，大运河成了纵贯南北的水上交通网。

挖通运河有人力就行，但通州到京城运河的核心问题是水源。由于通州地势低，郭守敬的难题在于找到保证运河水量的水源。他在北京周边辗转调研，勘查水源，最终把昌平白浮泉作为水源之一。

因为白浮泉与大都城之间的高差很小，直线的引水路线上有低谷、沟渠，水流无法抵达大都城。经过水文测量，郭守敬“舍近求远”地设计水道，即不用沙河和清河的自然水道，而是向西，直到西山脚下修成渠道，既可输水，又可将西山的水收集起来，注入水渠之中，并汇集到瓮山泊（今颐和园昆明湖前身），再向南引入直至通州。

郭守敬从解决漕运问题出发，将灌溉、防洪和航运兼顾，将开发之利做到最大，“上可以致西山之利，下可以广京畿之漕”。通惠河的开凿和白浮引水的成功，不仅解决了大都的漕运问题，而且开辟了大都的水源，为元大都城的建设和都城的持续发展奠定了基础。因为郭守敬，元代成为历朝历代封建王朝历史上，北京解决水源和漕运问题最好的时期。

南北分水解决水源困难

山东省济宁汶上县会通河段的南旺镇，是京杭大运河全程地势最高处，北高临清90尺，南高徐州106尺，被人们形象地称为“水脊”，曾常因水量不足而淤塞断航。元代会通河的效率十分低下，管理和维护都相当困难。

时间回到明永乐九年（1411年），“让运河常年有水”这个重担落到了当时的工部尚书宋礼身上，宋礼调查后认为应疏浚，但25万人的疏浚队伍劳作几个月也未见成效。就在他一筹莫展的时候，汶上一位民间水利专家白英献上了一个建设性方案，就是“引汶济运”，通过在南旺建立水利枢纽工程来满足“让运河常年有水”的目的。

宋礼在白英的帮助下，围绕引、蓄、分、排四大环节，开挖了引水渠——小汶河，“遏汶至南旺”，从地势较高的大汶河筑戴村坝引水，同时在南旺设分水口。南旺水脊，地形复杂，宋礼、白英为调节水量，又相地置闸分流。《明史·宋礼传》载：“北自临清置闸十七；南至沽头置闸二十有一。”所置水闸，值人看守，层层节水，以时蓄泄，“分水龙王庙二闸尤重要，最易斟酌，若浅于南，则当闭北闸，使分北之水亦归于南；浅于北，则闭南闸，使分南之水，亦归于北”。这样一来，就能保证南北过往船只的顺利通过。

南旺枢纽被誉为整条大运河上科技含量最高的工程，为千里运河南北分水之咽喉，是17世纪工业革命前世界土木工程的最高技术成就。

南旺分水的设施，和都江堰相似，在肖汶河与运河的交汇处，设一300米长的石坝，石坝的中间是梭形的鱼嘴石，这样不仅能防止洪水冲刷，而且可调节南北分水量，让其大部分流向北方，小部分流向南方。因此，民间流传着“七分朝天子，三分下江南”的说法。南旺分水大大改善了会通河的漕运能力，有统计数据说，“10倍于元代”。分水口处还建造了龙王庙，因此被称为“分水龙王庙”。1504年，南旺分水完全取代了济宁的天井闸分水，而后成功地运行了近500年。

南旺分水枢纽实现了运河水的南北分流，并利用周边湖泊，在丰水季蓄水，枯水季排水，加上挖泉集流、建闸节流、科学管理等一系列措施，成功地解决了大运河的水源，天才地解决了大运河最重要的技术难题，为明清大运河500多年的漕运通畅奠定了坚实的基础。南旺枢纽也因此被誉为整条大运河上科技含量最高的工程，为千里运河南北分水之咽喉，是17世纪工业革命前世界土木工程的最高技术成就。

山东南旺分水枢纽戴村坝的主石坝。

鉴于南旺水利工程的重要性，2008年以来，山东省文物考古研究所、济宁市文物局、汶上县文物旅游局对南旺枢纽工程遗址进行了不间断的考古发掘，还入选“2011年度全国十大考古新发现”。

清口枢纽——淮扬运河淮安段。

随后，大运河南旺枢纽国家考古遗址公园建成，该公园以汶运交汇口和南旺分水龙王庙为核心，北至十里闸，南至柳林闸，东至徐建口斗门，目前包括大运河南旺枢纽博物馆、古建筑群和古河道遗址。如今，人们可以在大运河南旺枢纽博物馆中，通过文物藏品、历史文献等实物和图片模型，以及3D演示等多种方式，重温古代水工的技术成就。

“束水攻沙”化解治理难题

出版过《运河的开发与治理问题》一书的中科院地理所研究员邹宝山曾说过：“治理运河的关键就是治理黄河。”大运河连接了五大水系，与黄河相遇最为尴尬。由于黄河、淮河和运河在清口交汇，导致了复杂的水系格局，黄河河道的变迁和冲决泛滥，一直在影响着大运河的畅通，对运河构成威胁。

明代的治黄、治运和治淮工作更为复杂和困难。明代著名治水专家潘季驯在万历六年（1578年）第三次出任河道总督，前往黄河、淮河、大运河三条河流的交汇之处的淮安清口，对黄、淮、运治理进行了总体规划，提出了“通漕于河，则治河即以治漕；会河于淮，则治淮即以治河；合河淮而通入海，则治河淮即以治海”的规划思想，强调将黄、淮、运作为一个整体对待：既要看到三者间的区别和矛盾，更要重视三者间的联系。治理的核心就是“束水攻沙”和“蓄清刷黄”。

潘季驯认为，实现“束水攻沙”的关键是筑堤。为此，他设计了一套由遥堤、缕堤、月堤和格堤组成，于遥堤上修建减水闸和滚水坝的堤防体系，并于1579年在黄河两岸完成徐州至淮安长达600里的遥堤。自此，黄河被固定于徐州至淮安一线。“蓄清刷黄”则被潘季驯生动地比喻为“以汤沃血”，即把蓄积的清水用于冲刷黄河泥沙。

明万历年间，清口水利枢纽格局基本形成，并逐渐成为保障大运河顺畅完整的关键工程，也是中国大运河上最具科技含量的枢纽工程之一。

潘季驯的思想在当时领先世界，特别是被大坝阻截的淮河形成的洪泽湖乃当时世界上最大的水库，堪称16世纪中外罕见的伟大水利工程。清口水利枢纽用引黄济运、遏黄保运、避黄保运等措施协调黄运关系，通过在黄淮运交汇口增建减水闸和滚水坝，确保了河床淤积和洪泽湖在黄、淮汛期高水位的情况下不至于危及航道和下河地区河道的安全，遏黄保运的措施取得了较好的效果。在黄河泥沙和大规模的水利工程的作用下，产生了洪泽湖、微山湖、骆马湖等，并且改变了淮北平原的面貌。

中国水利文明传承的载体

整条京杭大运河因河道漫长，涵盖地域范围广泛，须经历闸河段、湖区段、天然河段、河运交汇段等复杂的地形和水域，如何解决船队翻山越岭的问题，如何保持航道畅通，如何解决航道上江河平交现象，众多的工程中体现了中国古代水工水利科技的创举。

水利专家徐炳顺曾总结，中国古代水工在京杭运河上创造性地建设了宏大工程系统和完善的管理系统，破解了六大世界性难题。除了体现了很高的航运枢纽规划水平和工程技术水平的南旺分水工程，黄、淮、运交汇的清口水利枢纽工程，还创建了梯级船闸工程系统，发明创造了航运节水工程澳闸和调节水柜，滚水坝和减水闸等一系列的防洪安全工程，创建了航运安全工程系统。此外，还创建了一整套工程建设管理系统。

据悉，中国是世界上最早发明船闸的国家，也是最早建造多级船闸的国家。京杭大运河的梯级船闸系统，借由船闸实现水位升降，船得以上行下行，翻山越岭。公元423年，扬州附近运河建造的两座斗门是京杭运河工程上最早出现的闸门。北宋期间公元984年建造的真州闸，是世界上最早的复式船闸，比欧洲荷兰的船闸早了约400年。元代在会通河上临清与济宁之间建造了31座船闸，可谓是全世界最早的梯级船闸，比西方早350年。

虽然如今公路、铁路、航空等现代运输方式已经成为主流，可大运河上的水运船只仍然发挥着重要作用，是现代运输体系的重要补充。那些仍然在运河上忙碌穿梭的船只，为大运河赋予了生命，让大运河成为为数不多的活态文化遗产。

当年在牵头进行运河申遗时，时任扬州市市长朱民阳认为，“活态”是大运河区别于其他运河世界遗产的最显著特征，这一特征仍具有非常重要的现实意义。在朱民阳看来，今天大运河仍是扬州城市发展的动脉，也是中国“北煤南运”的主要通道，仅淮扬运河段就相当于8条京沪高速公路的货运量。除了主航道承担着运输、灌溉、泄洪等功能外，大运河部分航道还担负着为中国南水北调东线工程输水的重任。

同济大学土木工程学院水利工程系教授刘曙光认为，京杭大运河最重要的科技价值之一，在于合理地解决了由于地形的高差不同带来的水资源空间时空分布不均匀的问题，各种水利工程手段，在没有现代科技的情况下，用自然的力量来解决自然的问题。如今的南水北调工程，也是对京杭大运河思路和理念的传承和新发展。

2022年8月，全长135公里的平陆运河工程在广西开工，建成后将在我国西南地区开辟一条由西江干流向南入海的江海联运大通道。刘曙光表示，作为中国水利文明传承的重要载体，京杭大运河传承下来的很多经验在如今的工程中都值得借鉴，并通过新的科技赋能去解决，“土木工程水利工程在我们国家今后更长的时期，还要发挥更大的作用，其中依然闪耀着京杭大运河水工智慧的光芒”。