灵渠：现存世界上最完整的古代水利工程

灵渠：现存世界上最完好的古代水利工程灵渠：现存世界上最完好的古代水利工程灵渠也称湘桂运河、兴安运河、陡河，位于广西壮族自治区兴安县境内，全长36.5公里，分渠首枢纽段、南渠段和北渠段。灵渠建成于公元前2、4年(秦始皇三十三年)，迄今已有2200余年的历史。灵渠的建筑由铧堤(大小天平)、南渠、北渠及渠道上和两岸的附属建筑物组成。它与四川的都江堰、陕西的郑国渠并称为秦代的三大水利工程。灵渠开凿的自然条件兴安位于南岭山脉的最低处，即长江水系的湘江和珠江水系的漓江分水岭的最低处。论文联盟.Ll.东南部南高北低，西北部那么北高南低，形成中间低槽，这一低槽就是著名的湘桂走廊。由于地形上的这一特点，自然形成了水系上的特征：其东，湘江东北流；其西，漓江西南流。湘江上游的海洋河与漓江支流始安水，间隔最近处只有1.7公里，假设沟通湘江与漓江的水运交通，此处应是理想位置。始安水流量甚微，开凿运河必须以海洋河为源，水量才比拟充足，但间隔最近处海洋河高程要比始安水低很多，在此处直接开挖渠道沟通，显然水不能自流，拦河筑坝抬高水位，坝要筑的很高，工程量宏大，且开渠的自然条件并不好，在古代技术力量受到限制的情况下，似乎并不可能。沿海洋河上溯2，3公里，即如今渠首位置，具备了在此开挖一条运河，连接湘江和漓江的有利条件，所以就选择这里拦河筑坝，开渠引湘江水通往始安水。这就是灵渠。灵渠开凿的历史背景秦始皇二十六年(公元前221年)，秦灭齐，统一六国，分天下为三十六郡，为统一全国，随即又发兵岭南。据刘安?淮南子人间训?记载，秦始皇又利越之犀角、象齿、翡翠、珠玑，乃使尉屠睢发卒五十万为五军：一军塞镡城之岭；一军守九嶷之塞，一军处番禹之都；一军守南野之界，一军结余干之水，三年不解甲驰弩，使监禄无以转饷，又以卒凿渠而通粮道，以与越人战，杀西呕君译吁宋。而越人皆入丛薄中，与禽兽处，莫肯为秦虏。秦军分兵五路，向如今的福建、广东、广西进军。由于岭南山高水险，道路崎岖。秦军粮饷供给跟不上，再加上越人的顽强抵抗，迫使秦军三年不解甲驰弩。为尽快完毕战争，秦始皇决定在兴安县境内开凿一条渠道，将湘江与漓江沟通，用船转运粮饷。灵渠一修通，秦军的粮饷就可以通过汉水和长江，进入洞庭湖，再溯湘江而上，经过灵渠，到达漓江。由漓江进入珠江，东南可达番禺(今广州)人南海；往西经珠江上游的左右江和红水河可达云南、贵州，由珠江的支流东江可达福建，由北江可达湖南。灵渠穿越南岭，使岭北的湘江与岭南的漓江沟通，把长江水系和珠江水系联络起来，使大半个中国的水运，全盘皆活，其意义远不限于南方一个地区越五岭、通三江的交通。秦始皇修通灵渠的当年就统一了岭南，建立桂林、南海、象三郡，形成了中国历史上第一个统一的国家。灵渠工程概况灵渠工程，总体布局科学合理，并有相应的工程设施来保证它的正常运行。这些工程设施并不复杂，但非常实用，是中国古代水利工程的代表作之一。灵渠主要由大小天平坝、铧嘴、秦堤、泄水天平、南北渠、陡门等构成。大、小天平坝大、小天平坝是指建在兴安县城东1.5公里海洋河上的一座拦河大坝。呈人字形布置，斜向南渠一侧的叫小天平，长127米，斜向北渠一侧的叫大天平，长344米，轴线夹角108度。大、小天平是用大块石灰岩砌筑而成，坝高3.7米，其中，河床以下局部高2米，河床以上局部高1.7米，临水面砌成阶梯状。坝顶平铺石灰岩条石，宽约2米，相拼严密，两石相接处各凿燕尾形石槽，然后熔铸生铁浆灌入，用以把相邻的两块石头联成一体。其后为倾斜面，宽约17米～18米，用页岩片石竖直砌筑，鳞次排插，名为鱼鳞石，这样在水压力的作用下，会越冲越紧，增加了大坝溢流时的平安性。坝根底用2米多长的松木打桩，再于松桩间横铺一层松木，石料都砌筑在此根底上，这种方法在我国古代的水利工程中常被采用。大、小天平在灵渠工程中起着非常重要的作用。首先，当时的设计人员就已经意识到流体力学的规律，把大坝设计成人字形，增强了大坝的抗压力。其次，大、小天平坝身全部为溢流段，使进渠水位不超过渠道允许的高程，以确保渠道平安。第三，天平坝顶的溢流，泄入湘江故道，没有漫延冲决之祸，此时的湘江故道成了理想的排洪水道。铧嘴铧嘴是指建在大、小天平顶端向江中延伸的一道石堤。其根底也是用松木打桩，外围用条石砌筑，中间填砾石和泥沙。因它前锐后钝形似犁铧之嘴，故称铧嘴，根据清末陈夙楼?重修兴安陡河碑记?记载，光绪十一年(1885年)，兴安发生特大洪水，将铧嘴和大、小天平冲毁，重建铧嘴时缩短30丈。2022年，兴安县人民政府根据国家文物局的批复，组织对铧嘴进展了按原状修复，现铧嘴由大、小天平交汇处至嘴顶端长186米，宽约22.8米。铧嘴的设置有三个作用。一是为了分洪，减轻洪水对大、小天平的冲击力。铧嘴正踞河心，洪水经铧嘴顶托，迫使向两侧分流，压力也分向两岸，然后顺大、小天平进入南北二渠，起着保护大、小天平的作用；二是为了三七分水。根据历史记载，在正常情况下，上游来水经铧嘴分水后，70％顺大天平流入北渠，30％顺小天平流入南渠，因此有三分漓水七分湘之说。1989年，广西水电厅委托广西大学土木工程系所作模拟实验得知，当湘江水量与大、小天平持平，无水泻入湘江故道时，那么这个结论成立，反之，那么不能成立；三是为了导航。铧嘴将上游来水一分为二，在它的两侧形成一片静水区，南来北往的船只循着静水区航行，比拟平安。南北渠道南渠为引湘人漓的一条渠道，从小天平尾部的南陡起，至溶江镇汇人大溶江的灵河口止，全长34公里。南渠渠道可分为三段：第一段从南陡始至始安水止，长4.3公里，为人工开挖段，根本上与湘江保持平行，水流平缓。其中在南陡至今兴安县城段，沿全义岭山脚开挖。南渠与湘江相距很近，最近处只以秦堤相隔，南渠与湘江故道形成高程不同的两层水道，堤工非常险要。此处的飞来石应为凿渠后留下的岩体，如今渠底尚可看到明显突出的岩石，工程非常艰巨。第二段从始安水到清水河人口，是在始安水天然窄小河道上人工扩挖而成。第三段从清水河至溶江镇汇人大溶江止，全部利用天然河道。南渠所经之处，大都为喀斯特地貌，石山平地拔起，独立成峰，渠道婉蜒而过，风景非常优美。明代诗人俞安期在?舟过秦渠即景?中写道：秦渠曲曲学三巴，离立千峰插地斜。婉转中间穿水区，孤舟长绕碧莲花。生动描绘了南渠及其两岸秀美风光。北渠从大天平尾部北陡起至汇人湘江止，全长3.5公里。论长度，北渠只有南渠的非常之一；论作用，那么和南渠一样。作为一条运河，两者缺一不可。因为大、小天平把湘江拦腰截断，假如只有南渠，只能将湘水引入漓江。漓江的船只可沿南渠到达大、小天平之上，但无法下坝进入湘江。反之，湘江的船只只能到达大、小天平之下，也无法上坝到达漓江。作为引航渠，北渠的直线间隔只有1.5公里，假如把北渠与湘江故道取直线，那么直线的落差为千分之3.66。显然，这么大的落差不但不能满足航行要求。且水流湍急也容易冲塌河岸和刷低渠漕，还会因为北渠的流速加大而破坏铧嘴的分水效果，人南渠的流量将会很小，甚至断流，灵渠也就不存在了。因此，古人在开挖北渠时，有意延长流程，将北渠挖成两个大的s湾，流程延长一倍多，落差减至千分之1.65。迂回曲折的北渠，不但水流平缓，有利于航运，还能最大限度地节约用水。泄水天平泄水天平是指建在灵渠南北二渠上的溢洪堰，具有排泄洪水、保持渠内正常水位、确保渠道平安的作用，故称泄水天平。泄水天平的建筑方法与大、小天平根本一样。灵渠共有泄水天平三处，其中南渠两处，北渠一处。南渠第一处泄水天平，位于南陡下游892米的秦堤上，长42米、宽18米，距渠底高1.5米，为大条石砌成的溢流坝。坝外坡也为片石立砌的鱼鳞石溢流面，当南渠水位超过坝顶时，水从坝顶溢出，泄至湘江故道，其泄量可以高于南渠本身的流量，用来宣泄洪水季节大、小天平来不及宣泄的余水和南陡到此区间左岸山坡的积水，防止漫堤而破坏秦堤。第二处泄水天平，位于南陡下游1953米处的兴安县城内，称马氏桥泄水天平。第三处泄水天平，位于北渠北陡下游2334米处的水泊村西。秦堤秦堤是位于南陡下游、介于湘江故道与南渠之间的一道石堤，全长约3公里，因始建于秦代，故称秦堤。堤顶最窄处只有7米，最宽处在兴安县城，是一座横断面多变的长堤。堤高最高处7米，下临湘江故道，上承灵渠，断面上相当一个挡土墙，灵渠完全依托其上。从南陡到飞来石段的秦堤，因石灰岩较多，工程非常艰巨。历史上这段堤防常被洪水冲破，堤破那么渠亡，是整个工程的薄弱环节。秦堤两侧均用巨型条石砌筑，中填砾石。远望秦堤，就像一道绵延的城墙，工程颇为壮观。堤上广植花木，绿色葱茏。春天桃李争艳，飘丝杨柳；夏至夹竹桃怒放，一片火红；深秋丹桂盛开，香飘数里，严冬雪压枝头，腊梅竞秀。一年四季，风光宜人，难怪明初严震直描绘秦堤是桃花满路落红雨，杨柳夹堤生翠烟。论文联盟.Ll.陡门陡门是建筑在南北二渠上的一种通航设施。它的作用类似于现代的船闸，为控制渠水的蓄泻而设，只是比现代船闸建造简陋，但操作更加简便灵敏。有关陡的记载最早见于唐代宝历元年(825年)李渤主持重修灵渠时，最初的陡是竹木构造。唐咸通四年(863年)，鱼孟威主持修渠时，才悉用坚木排竖，材料和构造都有了改良，最迟在明初修渠时，已经改为石构造。如今所见的陡门，都是清代陆续重修、改建和新建的。有历史可查的陡门北渠4座，南渠32座。有些陡至今保存完好，如牯牛陡、竹头陡、星桥陡、门限陡、祖湾陡、大湾陡、南陡、北陡等。陡门是用加工后的巨型条石在渠道浅水流急处两侧砌筑而成，形状有半圆、圆角方形、半椭圆形、梯形、月牙形和扇形多种，多数为在渠道两岸砌筑半圆形的平台称为陡盘，高于岸齐。在两个陡盘相对的弧边上，预留有安设陡杠的凹口，并凿有系绳固定塞陡工具的两个石孔，因形似牛鼻而名牛鼻孔。在一边陡盘上，还埋设高约1米、边长约30厘米的一根方形石柱，名为将军柱，柱顶帽形或圆球形，柱的正面阴刻陡名和竖立的年代。将军柱的作用，除了为过往船只等待过陡时系船外，还起到向游客和船家申报陡名的功用。灵渠因为有陡，故在历史上别名陡河。宋人范成大在?桂海虞衡志?对陡门的作用有准确的描绘：渠绕兴安界，深不数尺，广丈余，六十里间置斗门三十六，上人但谓之斗，舟人一斗，那么复闸斗，伺水积渐进，故能循崖而上，建瓴而下，千斛之舟亦可往来。治水巧妙，无如灵渠者。灵渠是我国乃至世界水利航运史上的一颗明珠，经过两千多年的风雨，今天所见的灵渠相貌是历代人民创立、改良和完善的结果。它的开展和演进与中国水利工程技术的进步步伐相一致，是每一时期技术程度的写照。现