第二講-中國古代著名水利工程

水利工程概論第二講中國古代著名的水利工程2/3/20231我國古代著名的四大水利工程安豐塘(芍陂)、都江堰、鄭國渠、靈渠2/3/20232中國古代著名的水利工程1、芍陂2、都江堰3、靈渠4、鄭國渠5、木蘭陂6、黃河大堤7、魚鱗石塘8、浮山堰2/3/202331、我國最早的水庫--芍陂que4bei1

淠水又西北分為二水芍陂出焉《水經(jīng)注》卷322/3/202341、我國最早的水庫--芍陂que4bei1

(廬江)郡界有楚相孫叔敖所起芍陂

《后漢書?循吏傳》

李賢注：“陂在壽州安豐縣東，陂徑百里，灌田萬頃。”

2/3/20235芍陂這是一座在2600年前修建的真正意義上的灌溉蓄水庫。主持其事的是春秋時期楚國的令尹（相當于宰相）孫叔敖。孫叔敖是一位出色的政治家、軍事家和水利家，十分重視水利建設。楚莊王十七年（公元前597年），他主持修建芍陂工程。“芍”是地名，在今安徽省壽縣境內，“陂”就是蓄水庫的意思。芍陂位于大別山麓，這里東、南、西三面地勢較高，只有北面較低，向淮河傾斜。2/3/20236孫叔敖根據(jù)地形特點，組織人力興建蓄水庫，將從三面流泄下來的溪水，匯集在低洼的芍陂中，而在出口處修了5座“水門”，用石質閘門控制水量，水漲則開門泄放，水消則關門蓄水，這實際上就是一座石質的閘壩，其運用原理已與現(xiàn)代的蓄水庫相符了。芍陂建成后灌田萬頃，糧食大豐收，楚國國力也因此而增強。芍陂經(jīng)歷代維護整治，一直發(fā)揮著巨大效益。東晉時改名為“安豐塘”，現(xiàn)在仍是安徽省深史杭灌區(qū)的重要組成部分。1988年國務院確定芍陂為全國重點文物保護單位。芍陂2/3/20237安豐塘2/3/20238安豐塘2/3/20239安豐塘2/3/202310芍陂2/3/202311安豐塘原周長有60公里。為紀念孫叔敖，北堤外建有孫公祠?，F(xiàn)存殿宇、碑庫各3間，石刻19塊，碑文記述芍陂地理位置、水源、灌區(qū)分布、用水規(guī)劃及歷代整修情況。如今的安豐塘水域面積達33平方公里，灌溉著江淮大地420平方公里良田，堤壩內坡由石塊鋪砌，塘內煙波浩渺，堤岸綠柳成蔭。2/3/202312都江堰位于四川省泯江上游。春秋戰(zhàn)國時，成都地區(qū)有一個蜀國，后來北方的秦國日益強大，征服了蜀國。秦昭王五十一年（公元前256年），蜀郡太守李冰父子經(jīng)過訪察水脈，因地制宜，在前人的基礎上建成。分水工程在岷江江心以竹籠裝卵石而成，將肆虐的岷江分為內外兩股，化害為利，兼具泄洪與灌溉兩大功能。如今，都江堰經(jīng)過改造、擴建，現(xiàn)已有大小3萬多條灌溉渠道，灌溉著成都平原及周邊丘陵地區(qū)40多個縣、市。2、都江堰(公元前270-256年）2/3/202313渠首工程位于岷江中、上游交界處，由魚嘴、寶瓶口、飛沙堰三部分組成。魚嘴是岷江江心的分水堤壩，形如魚嘴，伸入江心，將岷江分為內外二江。外江是岷江正流，內江水則通過寶瓶口引入成都平原，灌溉千萬畝農田。寶瓶口由人工開鑿，進水口僅有10多米寬，控制內江水量。飛沙堰是中段的泄洪道，洪水期間涌入內江多余的水量和泥沙可從這里自動排出外江。2/3/202314渠首工程通過魚嘴分水堤、寶瓶引水口和飛沙堰泄洪排沙的有機配合，科學地解決了江水的自動分流、自動排沙、自動排水和引水的難題，使內外江的水量始終按四、六分成，即洪水時內江四成，外江六成，枯水時外江四成，內江六成，保證灌區(qū)既有足夠的水源，又不至于發(fā)生水災。德國地理學家李?；舴乙哺袊@道：“都江堰灌溉方法之完美，世界各地無與倫比?！鼻坠こ?/3/202315都江堰2/3/202316魚嘴分水堤寶瓶口外江內江飛沙堰2/3/2023172/3/202318汶川地震對都江堰水利工程影響都江堰3大工程之一的魚嘴裂縫。一個碑倒了。伏龍觀的瓦掉了不少二王廟跨了一些但是其還能發(fā)揮灌溉作用。2/3/202319都江堰“魚嘴”分水堤震后出現(xiàn)裂縫2/3/202320石碑被地震損毀2/3/202321二王廟垮塌伏龍觀變形2/3/2023223、靈渠（公元前220-214年）靈渠位于廣西興安縣，桂林之北70公里。它是一條人工開鑿的渠道，把長江水系和珠江水系連結起來，對于祖國的統(tǒng)一和南北經(jīng)濟、文化的交流起到重要作用。長江和珠江兩大水系中，隔著崇嶂疊嶺的南嶺山脈，要溝通它們談何容易。靈渠做到了這點，其巧妙的規(guī)劃和高超的建筑技術至今受到中外人士的贊揚。長江上的船只經(jīng)湘江，穿靈渠，入漓江，進珠江。2/3/202323長江2/3/202324當初修建靈渠是為了軍輸需要。秦始皇二十六年（公元前221年），秦國消滅了最后一個敵手齊國，為了完全統(tǒng)一全國，派了尉屠睢率兵五十萬向南越（居住在南嶺山脈以南的越人）進軍。但這里都是重巒疊嶂、森林茂密，進軍和后勤供應十分困難。于是秦王朝決定派史祿“鑿渠運糧”。2/3/202325史祿到南嶺后，經(jīng)過實地反復考察，找到南嶺山脈最低洼口興安縣。其東，湘江向東北流入長江，其西，漓江向西南流入珠江。湘江的上源與漓江支流始安水最近處只隔1.7公里，中間僅隔一座高二三十米、寬三五百米的太史廟山。史祿經(jīng)過周密計劃，調用兵卒數(shù)十萬，花了5年時間，在秦始皇三十三年（公元前214年）鑿成了靈渠。于是長江上的船只經(jīng)湘江，穿靈渠，入漓江，進珠江。直到京廣、湘桂等鐵路通車前，在長達2100年的時間里，靈渠一直成為南北交通要道。2/3/202326靈渠的設計相當復雜。由于年代久遠，史祿最初開創(chuàng)的靈渠工程設施細節(jié)已不能查考清楚。但從經(jīng)過以后不斷維修改進的現(xiàn)存體系中探索，也可推測出大致格局。首先，他鑿通了太史廟山，使湘江和漓江具備了溝通的條件。這條渠道現(xiàn)稱南渠，從渠道開始到注人漓江的靈河口止，全長33公里，工程浩大。靈渠的設計大致格局2/3/202327其次，也是更困難的是：始安水水位比湘江水位要高出5～6米，流量則比湘江少得多。要完成通航任務，必須把湘江水位抬高6米，才能使湘江水源源不斷流向始安水，但又不能過量。為此，設計者在湘江中的合適部位，用巨石修建了一座人字形的（尖嘴凸向上游）攔水壩，一方面抬高湘江水位，一方面將湘江來水一分為二，南側的流量引入南第進漓江，北側的流量另沿新開的北渠繞道流入原湘江。2/3/202328這座很有特色的攔水壩北面一翼稱為大天平，南面一翼稱為小天平，在尖嘴處還設有一個分水“燁嘴”。在枯水期，湘江上游來水自動按合適比例分別流向南北兩渠，滿足通航需要。洪水期間，多余水量可在天平頂上自行溢流，泄入湘江故道。天平形式和頂部高程的確定以及與分水體嘴的配合，達到極高的科學水平，估計是經(jīng)過多次實踐調整才最后定型的。2/3/202329要使船只從湘江經(jīng)過北渠、南渠進入漓水，還必須保持兩條渠道有合適的坡度。由于湘江水位已被大小天平抬高6米，所以在開挖北渠時，故意將它挖得婉蜒曲折，以減緩坡度，便于航行。南渠過了分水嶺后，河道穿行于山區(qū)，坡陡流急，因此沿渠在水淺流急處設置了許多斗門，船隊來到時，先在斗門處擋住河水，抬高水位，船隊駛入后再放水下行。宋代已發(fā)展到上下斗門同時運用，這和現(xiàn)代船閘原理一樣，比歐洲船閘的出現(xiàn)早了七八百年。2/3/202330史祿等人在測量設備和技術十分落后、統(tǒng)一戰(zhàn)爭高度緊張的情況下，是怎么選擇湘漓兩水相距最近、水位相差不大。分水嶺又不高的地方，并十分科學地完成靈渠工程的規(guī)劃、設計和實施的，實在是個謎。靈渠建成后，歷代經(jīng)過30多次整修改造，為人民服務了2200年。1949年后，由于已不需要它通航，經(jīng)過全面整修后，靈渠成為一座服務于灌溉、城市供水和旅游的綜合水利工程。2/3/2023312/3/202332靈渠渠首2/3/202333大小天平2/3/202334靈渠秦堤2/3/2023352/3/2023364、鄭國渠（公元前246-236年）“疲秦之計”變成“強秦之策”最失敗的間諜計劃

即將亡國的韓惠王派出一個手無寸鐵的水利工程師鄭國，去說服秦國興修水利。在韓國看來，這是危難之際疲乏秦國，救亡圖存的好辦法。鄭國渠修建之后，關中成為天下糧倉。據(jù)史學家估計，鄭國渠灌溉的115萬畝良田，足以供應秦國60萬大軍的軍糧。公元前230年，秦軍直指韓國。對這時的秦國來說，疲秦之計變成強秦之策。中國歷史上第一次大統(tǒng)一的最后決戰(zhàn)一拉開，韓國就灰飛煙滅了。鄭國渠建成15年后，秦滅六國，實現(xiàn)統(tǒng)一。2/3/202337鄭國渠2/3/2023385、福建莆田木蘭陂福建莆田縣木蘭溪上的木蘭陂，因為這是一個“民辦工程”。木蘭溪全長100多公里，在莆田縣入海。北宋治平四年（公元1064年）長樂女子錢四娘看到當?shù)馗珊等彼?，百姓貧困不堪，毅然變賣家產，在木蘭溪上修建工程，造福一方。錢四娘和工匠們察看了木蘭溪上下游地勢，選擇較上游的將軍巖作為堰址（這可能是個失誤，因為該處溪窄坡陡流急，并非好堰址）。錢四娘與民工們艱苦搏斗，建成了攔河壩，但竣工之日，恰逢山水暴發(fā)，大堰被沖毀，錢四娘也被洪水吞沒捐軀。2/3/202339她的高尚情操鼓舞了人們，同鄉(xiāng)林從世又繼續(xù)領導施工，并將堰址下移到溫泉口。但因離海太近，大堰又被海潮沖垮。至熙寧八年（公元1075年），由侯官人李宏和僧人馮智日主持，在上兩次壩址的中間選擇了溪流寬緩的木蘭山下第三次修建，元豐六年（公元1083年）完工，已是錢四娘犧牲后的16年了。木蘭陂2/3/202340木蘭陂工程由攔河壩、渠道進水口、沖沙閘和導水墻組成，堰長232米，高7．25米，上設閘32孔，修建渠道數(shù)十里。灌田號萬頃，沿用900年?，F(xiàn)在木蘭陂蓄水3000萬立方米，灌田20多萬畝，平均畝產超1000公斤。木蘭陂已成為全國重點文物保護單位。陂旁有廟祭祀錢四娘、李宏等人。廟外黛山碧水，景色絢麗，春夏漲水之時，溪水漫陂入海，蔚為壯觀，“木蘭春漲”成為旅游勝景。木蘭陂2/3/202341木蘭陂2/3/202342木蘭陂2/3/202343木蘭陂2/3/2023446、黃河大堤黃河發(fā)源于青海省巴顏喀喇山北麓，流經(jīng)青海、甘肅、四川、寧夏、內蒙、山西、陜西、河南、山東九個省區(qū)，注入渤海，全長5464公里，流域面積75萬余平方公里，是中國第二大河。2/3/202345黃河河水灌溉著兩岸廣大土地，孕育出中華文明，人們親切地稱她為母親河。可是黃河又是一條著名的災難河，數(shù)千年來黃水泛濫又給人民帶來無窮災難，被稱為“中國的憂患”。母親河---災難河2/3/202346黃土高原

黃河在它的中、上游流經(jīng)世界上最大的黃土高原。黃土高原土層深厚，土質疏松，地形破碎，暴雨頻繁，水土流失極為嚴重，是黃河泥沙的主要來源地。尤其是黃河河口鎮(zhèn)至潼關這一河段，黃河在穿越這一段黃土高原的過程中，眾多支流匯入，把黃河“染成”了黃色。據(jù)測定，這一河段進入黃河的泥沙占全河沙量的90%。2/3/202347黃河的沙量之多、含沙量之大屬世界之冠1立方米水中所含的懸移質泥沙的重量稱為含沙量。黃河的多年平均含沙量為35千克/立方米，而長江干流宜昌水文站的多年平均含沙量為1.19千克/立方米；是長江平均含沙量的近30倍。宜昌站多年平均年輸沙量為5.3億噸，其中懸移質5.21億噸、卵石推移質75.8萬噸、沙礫推移質862.2萬噸；多年平均年徑流量為4510億立方米(長江流入東海的多年平均年徑流量為9560億立方米)。而黃河的多年平均年輸沙量是16億噸，是長江年平均輸沙量的3倍；黃河在鄭州花園口的多年平均年徑流量為560億立方米，僅及長江宜昌站多年平均年徑流量的八分之一。2/3/202348在人類的圍堵下，黃河也許會在設定的范圍內穩(wěn)定奔流一段時間，但由于上游泥沙源源而下，河道不斷淤高，兩岸大堤被迫也加高，形成“水漲船高”的惡性循環(huán)，最后河床高出地面成為“地上懸河”。惡性循環(huán)的結果，在發(fā)生特大洪水時，滾滾狂洪終將摧毀束縛她的大堤，撲向兩岸，橫掃一切，泛濫成災，并自然地形成新的河道，人們如無法迫使她回歸故道，就只能在新河道兩側再次修堤約束，進行新的惡性循環(huán)。這樣周而復始，就在黃淮海平原上留下許多黃河故道和大堤遺跡。地上懸河、黃河改道2/3/202349為了適應黃河的特性，黃河大堤的布置和構造是十分復雜的。明朝潘季馴將黃河堤分為幾類。最主要的建筑物當然是兩岸的防洪大堤，這是防御洪水穩(wěn)定河道的主堤。由于洪水流量巨大，兩岸大堤不能緊靠河槽修筑，要建在遠離河槽的灘地上，兩岸大堤相距一般有2～3公里，最寬處可達10多公里。大堤的斷面尺寸很大，明清時規(guī)定頂寬7米（現(xiàn)在又有所加大），兩側的邊坡約1:3。堤高一般為3～5米，高的地方可達10米甚至14米。黃河大堤2/3/202350黃河大堤2/3/202351黃河大堤2/3/202352水上長城——黃河大堤

為管束住滾滾東流的河水，北岸自孟縣以下，南岸自鄭州鐵橋以下，除了個別河段傍依山麓外，兩岸皆筑有大提，現(xiàn)在黃河下游兩岸防洪堤總長已達1538公里，猶如“水上長城”。2/3/202353在總結前人經(jīng)驗的基礎上，明代浙江水利簽事黃光升于嘉靖二十一年（1542年），在海鹽創(chuàng)建了“五縱五橫樁基魚鱗石塘”的模式。這種石塘，以木樁固基，條石縱橫相間砌筑，增加塘身斷面尺寸和重量，使塘身更加穩(wěn)定。清代進一步完善并規(guī)范了這種魚鱗大石塘結構。當時由于水勢北趨，北岸告緊?？滴跷迨拍辏ü?720年），浙江巡撫朱拭在海寧老鹽倉海岸創(chuàng)筑魚鱗石塘，正式規(guī)定為：塘身一般為18層，每層用厚1尺、寬1尺2寸、長約5尺的條石“丁順間砌”，總高1丈8尺，頂寬4尺5寸，底寬1丈2尺。從第2層到17層，每層靠海測縮進4寸，內收1寸；7、魚鱗石塘2/3/202354每丈塘身用石料約17立方米，重47噸以上，用糯米汁油灰灌縫，嵌扣鐵鍋、鐵錠都有一定規(guī)格；塘基密布梅花樁和馬牙樁，上筑三合土，然后再砌塘身；為了保護塘基，在塘腳前平砌條石的“坦水”（護坦）。這種海塘設計合理，抗潮力強而且耐久，但造價很高（每丈約需白銀300兩）。乾隆五十二年（公元1780年）統(tǒng)計，已修筑魚鱗大石塘87里，并用千字文編上序號，立石碑于塘頂，以明里程和地區(qū)，便于維修、搶險。大部分魚鱗石塘屹立至今，保護錢江北岸人民數(shù)百年。若親歷其境參觀，大條石層層砌成，如密密麻麻的魚鱗，在夕陽下閃閃發(fā)光。魚鱗石塘2/3/202355解放前的魚鱗塘連年失修，已千瘡百孔。解放后，人民政府撥巨款整修，使海寧縣境長達五十三點六公里的魚鱗塘更為雄偉壯觀魚鱗石塘2/3/2023562/3/2023578、浮山堰上面介紹的一些水利工程都是造福人民的范例。但在戰(zhàn)亂期間，統(tǒng)治者也會利用水利工程威脅、消滅敵人。例如眾所周知的“關云長水淹七軍”。其實，“打水仗”的歷史可以上溯到公元前512年，吳國以水灌城攻滅徐國的史實。在南北朝時，雙方更是大打“水仗”。大的水仗就有16次，最有名的就是梁武帝蕭衍在淮河上修建攔河大壩浮山堰企圖攻魏的故事。2/3/202358當時南梁與北魏國勢相若，東部國界在淮河流域一帶。為爭奪對淮河流域的控制權，經(jīng)常發(fā)生劇烈的戰(zhàn)爭。后來，北魏占據(jù)淮河中游的軍事重鎮(zhèn)壽陽城（今安徽壽縣），梁兵久攻不下。一名投降梁朝的魏國將領王足，向梁武帝提出一個水淹壽陽城的計策，即：在今江蘇省泅洪縣的浮山峽口，攔淮河筑壩，抬高水位，回水400里，直達壽陽城，壽陽便可不攻自破。這位吃齋念佛的梁武帝居然會采納降將的建議，派科學家祖暅（祖沖之的孫子）和水利官員陳承伯去浮山一帶查勘，看看是否可行。浮山堰2/3/202359祖暅帶領人馬實地查勘后，認為從地形上看，在浮山峽筑堰確實有利。因為淮河地區(qū)一馬平川，壽陽城離此雖遠在200公里以外，但高程相差不到3丈（約7米），筑成浮山堰，大水不僅可回淹壽陽，還可淹沒大批魏國國土。但浮山峽一帶地基多為沙土，不宜建大壩，用現(xiàn)代話講是：地形有利，地質不行。但梁武帝不聽勸告，一意孤行，命令康絢主持在浮山峽筑壩堵水，以倒灌上游的壽陽城，逼魏軍棄城撤退。浮山堰2/3/202360工程自天監(jiān)十三年（