2023年世界运河大会研讨会于7月20日在桂林市兴安县顺利召开!
大会上,清华大学教授、中国科学院院士、水利水电专家、美国土木工程学会会员、中国水利学会名誉理事、中国大坝工程学会常务理事张楚汉院士就灵渠运河的独特性作主旨演讲。
清华大学教授、中国科学院院士张楚汉在大会上介绍灵渠
灵渠运河的独特性
张楚汉
各位朋友、水利同仁们:
大家好!谢谢主持人,谢谢内河航道国际组织(IWI)的成员朋友。能和朋友们、同仁们相聚于此,有机会讲述灵渠的历史定位和科技内涵,感到非常高兴。我毕生的经历都和水利有关,在我接触的运河工程中,灵渠工程师的创造性工作,让我印象深刻,它的探索成果,影响了中国大运河,大运河又影响了我国历史和当今的水利工程。譬如中国的南水北调工程,其东线工程就是利用大运河线路扩展和延伸。
在这里,我想讲几点关于灵渠的体会,这些体会也反应了灵渠的独特。
是关于灵渠的历史定位
我要先给大家看一张地图,这是公元前3世纪末的中国版图,它曾经是分裂的。崛起于北方的秦始皇嬴政统一了六国,他把黄河流域、长江流域都纳入秦朝的版图。但南方的珠江流域,仍隔着一道山岭。在秦始皇统一岭南(珠江流域)的军事行动中,崎岖的山路使运兵输粮严重受阻。为了解决交通运输问题,他们发现,山岭之间有一道走廊,那里可以修运河,有了运河,就可以把中国的中原地区(黄河、长江流域)和岭南地区(珠江流域)连接成水运网络,这便是灵渠的由来。
灵渠是我国古代水利工程的一项光辉的瑰宝。它沟通了长江水系的湘江和珠江水系的漓江,是中国作为统一国家的标志性产物,在政治、经济、文化等方面发挥了纽带的作用。它通江达海,堪称古代海上丝绸之路的一个组成节点,使中国文明与其他地区的文明交流碰撞,在促成不同民族之间的经济文化交流融合以及形成统一国家方面作出了重要贡献。
是关于灵渠的科技创新
科学选址方面:
长江水系和珠江水系被南岭山脉阻隔。经过勘查发现,兴安县境内有两条河,西边是珠江的支流漓江,从北向南流入珠江;东边是长江的支流湘江,从南向北流入长江,在这里平行流过。如果在兴安修一条运河,把两条河连接起来,就可以打通长江和珠江水系。
漓江和湘江最近处直线距离有20多公里,要在群山中开凿20公里的运河,在当时的技术条件下很难办到。深入勘察后发现,漓江有一条支流,叫始安水,与湘江直线距离只有1.6公里。只需要开挖1.6公里的水路,就可以把湘江水引入始安水,进而连通漓江。
然而,此处始安水的水位比湘江高出4.3米,将湘江水位抬高所耗费的工程成本过高。进一步勘查发现,沿湘江上溯至湘江分水塘处,水位高于始安水1.5米,在这里修建壅水坝提高水位并开挖运河,就可以连通湘江和漓江。
精准分流方面:
先民们在湘江上修建了一座拦河坝,叫天平坝,看这张图片,天平坝由大天平和小天平组成,二者形成一个钝角。同时,在大、小天平的连接处设计了一个向江心延伸的导流石堤,使南北两渠平顺分流。
天平坝将湘江水分流入南北两渠,按3:7分水。3分流量通过南渠到漓江,7分流量经过北渠到湘江,丰水季节多余流量则漫过天平坝重入湘江。如果遇到洪水,来水可以漫过大坝,流入湘江故道。渠道上一共设置了五道侧向溢流堰,用来排泄渠道里的洪水,当地人称之为“泄水天平”。灵渠精准分流的关键在于两方面,一是溢流堰高度确定了上游水位,二是南北两渠的过流能力确定了3:7分水比例。按3:7分水,使南北两渠的水深都基本保持在1.5米,以适应行船运输。
降坡减速有利于通航方面:
在渠首枢纽分为南北两渠的总体布局下,北渠在湘江故道右岸台地上拐了两个“S”形大转弯,然后流入湘江。北渠从入水口到出水口的直线距离只有1500米,但通过两个“S”形大转弯的设计,渠道拉长至3250米,能有效降低水的比降和流速,无需设立船闸,就可以使船舶安全平稳地航行,在南渠的河道也有几处类似的设计。概括起来:人工做弯,延长渠道、降低流速、便于航行,水利工程里把这个方案叫“弯道代闸”,这是古代水利技术的一个创新。
创造性地建造了陡门这一水利设施,确保安全通航:
灵渠所在的岭南地区,一年有8个月的丰水期和4个月枯水期,遇到枯水期怎么办?怎么让灵渠继续畅通?古代先民们创造性地建造了陡门。
灵渠陡门被称为“天下第一陡”,陡门技术在后来被应用于中国大运河,发挥了重要作用。20世纪80年代,国际大坝委员会的专家来灵渠考察,委员会的专家给了陡门一个评价,叫“世界船闸之父”。
灵渠全长37公里,11世纪时,渠道上最多设有36个陡门。陡门的设计充分考虑了河道的地形、水位及流量,两座陡门之间最近距离仅150米~200米,最远距离达2公里以上。当逆流而上的船只进入一个陡门后,把身后陡门关闭堵水,打开前进方向的陡门,待水位齐平后船只向前航行,形成一个完全类似多级船闸的雏形。灵渠陡门保证了渠道长年安全通航,陡门工程技术保证了我国古代河道建闸以利通航、灌溉、供水的综合目标。
综上所述,灵渠的规划设计理念具有很高的科技创新水平,是运用河道水流运动规律、顺应自然、与自然和谐相处的典范,也完全符合现代工程水力学、航道水力学和水工建筑学的理论概念。灵渠是应天时、适地利、促人和的先驱,值得认真总结。
关于灵渠的故事还有一点很重要:灵渠最初的功能在于运输,而同时在漫长岁月中又增添了浓厚的历史文化内涵。我分享的部分就暂时结束了,期待国际同行能来到灵渠,一起探讨水利工程的历史和未来。
来源:灵渠资讯、兴安县融媒体中心
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制作 曹宇
编校 延晨 徐蓉
一审 桂艳 张莉
二审 义富 肖东
三审 晖军
实习 王文平
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