隋唐宋元重要的陂湖工程技术
——《中国古代灌溉工程技术史》第三编第三章第二节

第二节 重要的陂湖工程技术

  隋唐宋元时期,东南地区的扬州五塘、宝应白水塘、丹阳练湖、余杭南湖、杭州西湖、鄞县东钱湖、昆明滇池等都有较大的改建整治工程,水利工程系统逐渐完善,水利效益大为提高,可代表这一时期陂湖工程技术取得的进步和成就。

一、扬州五塘

  扬州以北有维扬蜀岗,为黄土状岗地,从仪征向东延伸,经扬州到邗江的湾头镇逐渐消失,绵延数十里。蜀岗海拔一般为30~40米,由西北向东南倾斜。扬州以南面临长江,蜀岗与长江间为沿江冲积平原。早在东汉末年当地就利用山谷地形修筑陈公塘等陂塘,蓄水灌溉农田,发展农业生产。

  沟通江淮的运河邗沟开凿在邗城(今扬州市西北)下。唐代开元以前,“京江(京口与扬子桥之间的长江)岸于扬子,海潮内于邗沟,过芙萸湾(即湾头),北至邵伯堰,汤汤涣涣,无溢滞之患”[60]。开元以后运河开始水浅,这时瓜洲已与长江北岸相靠,江流南徙,运河淤填。开元二十六年(公元738年),开伊娄河,从今扬子到瓜洲长25里。随着滩岸的增长,长江水流的变化,大历(公元766~779年)后潮水不通扬州[61],因此必须解决运河水的补给问题。当时利用扬州一带的陂塘来接济运河水,以陈公塘、句城塘、上雷塘、下雷塘、小新塘等五塘效益最大(明代时称陈公等五塘为扬州五塘),故多次修筑改建,形成互相联系的水利系统。五塘的改建是根据灌溉、济运等需水的标准重新进行设计的,体现了规划多个陂塘联合运行的技术水平。

  陈公塘,又名爱敬陂,创建于东汉,遗址在今江苏仪征县东北20里的官塘集,塘周长90余里,承纳36汊之水,溉田千余顷。唐代以前的功用主要是灌溉。唐贞元(公元785~805年)初,淮南节度使杜亚为解决运河水源问题,大力整修陈公塘,以扩大塘的功能。“乃召工徒修利旧防,节以斗门,酾为长源,直截城隅,以灌河渠。水无羡溢,道不回远。于是变浊为清,激浅为深,洁清澹澄,可灌可鉴。然后漕鞔以兴,商旅以通,自北自南,泰然欢康。其夹堤之田,旱噗得其溉,霖潦得其归,化硗薄为膏腴者,不知几千万亩。”[60]增修陈公塘堤岸,新作斗门一所,开凿渠道,引水入运河,改变了扬州运河浅涩、污浊的局面,漕运畅通,水运方便;原来灌溉不到的高田,也能灌上水,扩大了灌溉面积。南宋淳熙九年(公元1182年)淮南运判钱冲之在前代的基础上又大修之。当时楚军参军李孟传撰有《钱判官冲之修陈公塘记》∞2|,文中说:陈公塘“倚山为形,独一面为堤,以受启闭,凡八百九十余丈。环汊三十六毕汇于此。异时公私取给,才下尺寸,则已赡足,淮人恃之用备不虞。”自从唐代杜亚增筑大堤,塘的蓄水位抬高后,蓄水量增加,济运效果就很明显,陈公塘“才下其尺寸”,运河水已充足。记载大坝长890余丈,坝上有斗门一座,石<石達>一座,此石<石達>为正向溢流坝,当塘水高程超过石<石達>高度时可自动溢流,坝的两端建东西二湫,湫为泄水渎,类似现代的溢洪道。淳熙时这些建筑因使用岁久,皆有缺损,钱冲之重加修筑,并把石磁往西迁20丈。可见唐宋时陈公塘大坝设施已很完备,布置合理,能蓄能排。尤其在大坝上设置溢流坝段(即石<石達>),大坝的两端利用山凹开凿溢洪道水湫,再加上还有斗门设施,当山洪暴发时,能迅速排泄洪水,确保大坝的安全。因此,从技术上说,陈公塘大坝的构造与现代水库的大坝已甚相近。

  句城塘,又名勾城塘,在扬州城西35里,仪征县东北40里。唐贞观十八年(公元644年),扬州长史李袭誉筑,其时修筑目的是为了灌溉,建成后“溉田八百顷”[36]。句城塘利用“四周皆山,起高可二里许,止东南一蹊可通乌塔沟’’的地形修筑[63]。此塘东西阔340丈,南北长1160丈,周长18里。由于充分利用山谷地形修筑,估计所筑塘堤不长,史无尺寸记载。堤上建有控制蓄泄的放水拦水闸座[64],旱则放水灌溉或接济运河,潦则减水不至冲决塘岸。估计句城塘也建有石<石達>,因明代曾拟在坝址上建减山闸,必然是石<石達>的改建工程。塘水南流人乌塔沟,注入于漕河。

  雷塘,又称雷陂,在今扬州市西北15里,分上、下两塘,上雷塘长广6里,下雷塘长广7里[65]。雷塘汉时已见记载,《汉书》卷五三《江都易王建传》中说:刘建“游雷波(波读为陂),天大风,建使郎二人乘小舩入波,舩复,两郎溺”。反映塘比较深广。唐代改建雷陂用以灌溉。贞观十八年(公元644年)修筑句城塘时,也在雷陂开渠引水灌田,此时也当修建水闸以利启闭。

  小新塘,又称小星塘,在扬州西北10里,位于上雷塘之西南,东西阔100丈,南北长170丈,为五塘中规模最小者,周长共2里余。塘水注入上雷塘,转注下雷塘,由滩子河东入漕河[66]。

  五塘兴建初期功用主要是灌溉,至唐贞元时开始引五塘水济运,其后济运比灌溉更为重要,为此进行改建工作。首先将塘堤增高,以增加蓄水量,并完善蓄泄设施,水门和溢流建筑技术皆比前代进步。其次将各陂塘与漕河相连,陈公塘由泰子沟与漕河相连,句城塘由乌塔沟与漕河相连,上、下雷塘与小新塘互相贯通,通过滩子河,下接漕河。运河水浅时,开启五塘的斗门济运。塘水由官府统一进行调度。见下页图3-3-2-1。

图3-3-2-1 扬州五塘示意图

  明中叶以后,受黄河夺淮河人海水道的影响,淮水出路受阻,常经洪泽湖减水闸坝人白马、高邮等湖,再经淮扬运河南下入江,扬州河段不再患水少,五塘济运功能逐渐消失,维修管理松弛,五塘建筑日渐倒塌,豪民盗占湖田垦种。嘉靖末五塘全部被人租佃,陈公塘被佃10016亩,句城塘被佃9600亩。清朝雍正六年(公元1728年)特遣廷臣会同督抚勘查五塘情况,查得陈公塘有原额租田9963亩,句城塘原额租田9495.5亩,上雷、下雷、小新三塘原额塘租田1184.74亩,认为五塘已无复塘的可能,也没有必要复塘了。五塘虽已消失,但五塘的工程技术和所起的历史作用仍将载人史册。

二、宝应白水塘

  白水塘在宝应县西,盱眙县东北。三国曹魏邓艾所建,周120里,与破釜塘相连。唐代有大规模的扩建工程,进行完善渠系,增建大坝等活动,其工程技术颇有特色。

  白水塘的位置在“高岗”,地势高,便于自流灌溉。因白水塘的西面今日已沦为洪泽湖,东面又开垦为农田,加上记载又简略,对其位置后人颇有争议,但从以下文献可搞清其位置。北宋《玉平寰宇记》卷一二四在淮阴县下记:“白水塘在县南九十五里……去县百里陂之北岸,更南二十里,陂上有邓艾庙。”同书宝应县下记:“白水陂在县西八十五里,邓艾所立,与盱眙破釜塘相连。”又云:“白水陂……东西长三十五里……邓艾庙在白水陂上。”据此可知白水陂南北宽25里,东西长35里左右。《天下郡国利病书》卷二六记载,南唐代在淮安县城西南90里南店(南甸)处筑有一座大坝。后世称为“唐堰”,这唐堰应是白水塘的大堤。1924年所测《淮扬徐海平剖面图》称:“北起南甸(今洪泽县东双沟乡境内),直向南到三河北岸的白水塘,它旁边有一村叫塘埂(今洪泽县三河乡东15里),白水塘堤南端,东南距衡阳冈约二十里,白水堤当即古塘东界。”故“唐堰”应位于今南甸至塘埂一带。又《读史方舆纪要》卷二三载,南宋嘉定六年(公元1213年)当时人谓:“白水塘东至浮图庄,南至褚庙冈,有冈脊大堰,久废不治,若修复之,使高、宝诸河相接,游波所及,使衡阳阜、三角村诸处皆浸潘至城,则形势自张。”又载尤焴称:“塘之西、南二面,皆因冈阜为限,东、北二面,乃古淤平地,筑成塘岸,脚阔十余丈。……此塘本在高冈,决水自高而下,塘下离衡阳阜二十里,三角村诸处三十里。”衡阳阜即今衡阳冈。据以上记载,白水塘的位置:东为南甸至观音寺一线,南为观音寺、褚庙冈一线,北为南甸、周桥马狼冈一线,西面与破釜塘相接。“此塘本在高岗,决水自高而下”[68],说明塘的选址合理。

  白水塘的工程设施完备,有大堤、堰和斗门等。白水塘初建时就应建有大堤,唐代又增建。南宋嘉定六年(公元1213年)司徒尤焙为恢复白水塘,作有勘查报告(载《读史方舆纪要》卷二三),对工程设施作了比较具体的记载。白水塘“周百二十里”,在西、南二面利用天然冈阜,不需筑堤,东、北二面是“古淤平地”,筑有大堤,用土筑成,堤底宽十余丈,高约一丈以上。塘的地势较高,筑坝后蓄水位更高,便于自流引水。

  白水塘通过修筑多道堰拦截水流。其水源出自盱眙县南之塘山,山溪水自高而下萦纡40里,流到刘家渡入富陵河。为了拦截山溪水,顺次筑有三堰,一称潭头下堰,二称河喜中堰,三称刘家上堰,下堰至中堰12里,中堰至上堰5里。上堰上面还有螳螂堰,是前代所建,已淹没于塘内。三堰修筑后,40里长的山溪水不再直泄于富陵河,而东汇为白水塘。所筑三堰实际是在河中筑梯级堰坝,级级拦截水,各有渠道引水灌田。《新唐书·地理志五》所载唐代开的徐州泾、青州泾、太府泾、竹子泾等皆是白水塘灌区的灌溉渠道。

  白水塘初建时已开有八所水门,分别灌溉塘东和塘西的农田。《元和郡县补志》卷六《淮南道·楚州·宝应县》下称:“白水陂在县西八十里,邓艾所作,与盱眙破釜塘相连,开八水门,立屯,溉田万二千顷。”之后,闸涵设置有增加。《天下郡国利病书》卷二六称:“唐堰”上设有萧家闸,“盖蓄水以灌塘西之田,西畴水足,而徐灌东田”。乾隆《盱眙县志》卷二称:“白水塘在彭城乡,有闸七十二座。”乡民云:“日浇万顷不求天。”此72闸可能是闸涵设施,规模较小。

  白水塘还与破釜塘相连,增大了灌溉效益。与破釜塘联合运行,不仅增加水量,还能够排泄洪水。白水塘的溢洪大约是通过塘下河道,另外破釜塘水能北入淮,白水塘地势比破釜塘高,洪水也能通过破釜塘排泄。如《读史方舆纪要》卷二二白水塘下载:“大业末破釜塘坏,水北人淮,于是白水塘亦阔。”见图3-3-2-2。

图3-3-2-2 白水塘布置示意图(据《淮系年表全编·淮系历史分图一》改绘)

  可见白水塘充分利用了当地的地形布置大堤、闸涵和拦水堰,并与破釜塘相连,水源充足,灌排方便,曹魏创建后一直运行至明代。

  白水塘的消亡与淮河的变迁有关。今洪泽湖所在属洪泽凹陷的地质构造,隋唐以前,在洪泽湖的湖盆之内,淮河经常泛滥,泥沙沉积形成平原,其中洼地区则积水形成若干湖泊。东汉末广陵太守陈登在右淮河以东修建了长30里的高家堰(今洪泽湖大堤北段),以防止淮水向东泛滥,之后形成了淮河右岸的万家湖、泥墩湖、富陵湖、破釜塘等相连的湖群。公元1194年后,黄河南徙夺淮,大量泥沙淤积在淮河人海段河床,淮河下泄不畅。明代大筑高家堰,并向南延伸至蒋坝,工程穿过白水塘,于是淮河与右岸的湖泊连为一体,白水塘西部沦人洪泽湖中,东部因长期淤积,湖床与原堤相平,遂被垦为农田。

三、丹阳练湖

  练湖在丹阳县“北百二十步”。丹阳地区属太湖湖西高亢平原,地形西北高,东南低,西北分布着宁镇丘陵余脉长山、高骊山等山丘,江南运河由北而南从镇江、丹徒流人县境,经县城东再折向东南进入常州界。练湖未建前,由于山溪水源短流急,夏秋降雨容易暴涨,使丹阳、金坛、延陵(治今丹阳延陵镇)一带良田遭受淹没之害;遇到干旱,水源又易枯竭,农田缺水难以灌溉。

  西晋末,利用丹阳城北的洼地,四周筑堤,拦人马林溪水,成为周回40里的人工水库,“溉田数百顷”[69]。还使丹阳、金坛,延陵一带八九千顷农田解除了洪水之患。至唐代中叶,练湖济运作用逐渐突出,于是大力整修练湖,工程逐渐完备,以后历代又有浚治活动。从记载可知练湖工程主要有湖堤、闸赵、涵洞、溢洪坝等组成,是一个人工控制蓄泄的平原水库,灌溉、济运、防洪效益显著,体现了相当高的技术水平。

  水源:为长山、高骊、马鞍诸山的山溪水,史称有84条之多,这些山水汇人马林溪,由马林溪再流到练湖。练湖汇集225平方公里流域面积之水,蓄水量超过两千万立方米。

  湖堤:环湖四周筑堤,以滞蓄山水。湖堤以土筑成,其长度文献记载不一致。唐《元和郡县志》卷二五称“周回四十里”。唐李华《润州丹阳县复练塘颂》(《全唐文》卷三一四)文中称:唐代大族强家为侵占练湖,在湖中筑一横堤,分湖为上下两部分,永泰元年(公元765年)经润州刺史韦损开浚,将原来幅员40里之湖,扩为80里o《新唐书·地理志五》亦称“练塘周八十里”。但宋以后文献基本上都称湖周长为40里,且湖中筑有横埂,分为上下两湖。南宋绍兴年间(公元1131~1162年)划定湖界范围:东至北冈运河为界,西至彭城双庙为界,南至丹阳辰溪为界,北至丹徒华村龙头冈为界[70]。

  湖堤高度:明代才有记载,建文中(公元1399~1402年)称堤高为8.5尺,面阔1丈[71],估计基宽四丈左右。清代定堤高为一丈二尺[72]。虽然历代以来湖底在逐渐淤高,但湖堤亦相应加高,故相对堤身断面变化不大,历代堤高应在一丈左右。

  练湖面积:据清代记载,康熙三十二年(公元1693年)上练湖全部开垦后报升科田共有5982亩[73],下练湖据康熙末贺宽《湖心亭记》[74]有1.1万余亩,即上下湖总面积近1.7万亩(未包括河道面积)。又据国营练湖农场资料及县图分析,上练湖总面积为8500亩,下练湖总面积12300亩,上下湖总面积为2万余亩,周长20公里[75]。

  闸石达:即闸门(亦称斗门)和石<石達>,设于湖的东堤及中堤上。石<石達>是溢流堰,即石砌的滚水坝。练湖中埂上的闸<石達>可泄放上湖涨水入下湖,东堤上的闸<石達>可放湖水济运。唐代湖堤上设有斗门四所[76 ],控制蓄水泄水。宋代淳熙间(公元1174~1189年)有斗门五,石<石達>三[77]。其中中埂上有二斗门一石<石達>,东堤上有三斗门二石<石達>。明代时着力修建东堤上三斗门,亦称上、中、下三闸。清代中埂上有三闸,康熙时上湖被垦为田,三闸亦随之损废。这时期下湖东堤建有四闸,闸座宽二丈至四丈不等,另建有滚水坝2~3座。

  涵洞:设于湖的西堤,以灌溉农田。宋代至明代皆设有13涵口。《京口山水志》载有13涵的名称。清代设有头涵至九涵,但第三涵有新旧两涵,实为十涵。据清曹蓼莪《详定放水碑》‘783载:涵洞旧制高广各二尺,其下各有渠道通到农田,用水规则为:“计田用水,按时收放,涵按旧制,不得更张改式。”放水时刻各涵通例计纳粮田四千亩放水一昼夜。

  溢洪坝:设于马林溪入湖口的东侧,称为黄金坝,洪水位超过一定高度时即通过黄金坝排入范家沟,再流入运河,以保湖水不漫溢。清代改坝为闸,称为黄金闸,加强了人工控制。

  练湖在长期的运行中废复修浚频繁,具体的工程数量有变化,但工程的基本格局如上所述。练湖从唐代中期后布置采用两级湖的形式,这是灵活地利用了当地的地形地势。因上练湖高于下练湖数尺,下练湖又高于运河数尺,而练湖湖形面丰而北削,采用两级湖的布置可节省大量的湖堤工程量,又保持相当的蓄水量,便于人们按需要控制蓄泄,灌溉和济运皆能自流,很是方便。明万历十三年(公元1585年)镇江知府吴撝谦曾说:练湖“周回四十余里,分上下二湖,界以中埂,见有石闸三座,盖引上湖之水,以渐达于下湖;更有石闸三座,石<石達>一座,则引下湖之水以渐达之运河;又有涵洞一十二处,则引上下湖之水,以达之田间。涵洞以时启闭,则民间之旱涝无虞,闸座以时启闭,则运河之蓄泄有备”[79]。对练湖工程布置的特点和作用,作了较清楚的述说。见下页图3-3-2-3。

图3-3-2-3 练湖图(采自清黎世序《练湖志》)

  练湖自西晋末建成至唐前期,其功用以灌溉农田为主。唐中期以后开始济运,济运效果显著,有“湖水放一寸,河水涨一尺”[76]之语。宋元以后江潮进入运河水量更加减弱,于是“镇河运河全藉练湖之水为上源”(《元史·河渠志二》)。宋代在丹阳南置吕城、奔牛二闸,北面置丹徒闸,加上原有的京口闸,可与练湖联合运行。夏秋水发,则闭湖闸蓄水,冬春水涸,下闭奔牛、吕城闸,使不下泻。而江口京口闸、丹徒闸,潮来则启板进潮,潮落则下板蓄水,如有不足,则启湖闸放水入河以济运。以后各朝代除运河上堰闸数量和位置有所变动外,与练湖联合运行的方式基本不变。

  宋、元、明代练湖皆设有专官和人夫进行维护修筑,管理制度严格,使练湖得以长期运行。然而天长日久,练湖逐渐趋于萎缩。原因:一是泥沙的淤积。尤其是清代,练湖上游山丘区大量开垦,水土流失严重,致使练湖淤积加快。20世纪80年代,因兴修水利,练湖农场从高程7.2米下挖至1.7米时,发现一层荷叶遗迹,说明

  1690年来,湖底淤高达5.5米”51。泥沙的淤积促使了练湖的消亡。二是大量围湖为田。唐代已有豪强占湖为田的现象,以后历代私垦不断。清康熙十九年(公元1680年)应士绅的请求,决定将上湖召民佃种,下湖仍留蓄水,然下练湖也日见湮塞,报垦日多。三是济运职能的消减。清代咸丰后漕粮多由海道运京,光绪末京沪铁路又建成,运河运输渐失去重要地位,练湖不再起济运作用,故不重视管理维修,淤浅湮塞严重。光绪十七年(公元1891年)为避免举行大工,采用“以河代湖”的方案,在下练湖西侧开引河一道,沟通上练湖中心港,又从引河开支港九条与湖堤上九涵洞相接,干旱时通过引河支港灌溉田禾[80]。1947年底,由地方人士组织浚垦委员会筹办开垦练湖,定名为“练湖合作农场”。解放后,采用现代水利技术解决了当地泄洪、灌溉及运河水源问题,练湖遂开辟成农、副、工综合经营的国营农场。练湖虽然从原野上消失了,但它在水利史上仍有着光辉的地位。

四、余杭南湖

  南湖位于浙江省旧余杭县城(今临安县余杭镇)的南侧。创建于东汉熹平二年(公元173年),由余杭县令陈浑主持建成,是太湖流域兴建最早,规模较大的陂塘蓄水工程。唐代以后修建工程不断,工程技术也渐有提高。

  余杭西、南、北三面环山,地势高峻,东面地势平衍,与杭嘉湖平原相连。南苕溪流经余杭县城南,“苕溪白天目乘高而下,是地平衍,首当其冲”。山洪对余杭构成很大的威胁,并以建瓴之势泛滥于余杭以下的广大平原;而山洪过后,遇久晴不雨,即溪涸流断,酿成旱灾。南湖建成后能拦蓄山洪,分杀盛涨,蓄水以灌溉农田千余顷,是一座具有综合效益的水库。南湖的布置是利用天目余脉凤凰山麓的开阔谷地,从西南隅山脚绕向东北,修筑一条弧形长堤,围成一个大面积的蓄水陂湖。早期湖的四周界址:“东至安乐山,西至洞霄宫,南至双白,北至苕溪。”[81]由于地势西略高于东,根据这一特点,又以鳝鱼港为界,在湖中自南而北筑一隔堤,将湖分为两部分,西为上湖,东为下湖,上湖周长32里28步,下湖周长34里181步[82]。上湖面积约6700亩,下湖面积7000亩,上下湖合计总面积1.37万余亩[81]。见图3-3-2-4。

图3-3-2-4 古南湖示意图(据明陈幼学《南湖考》)

  南湖工程主要有湖堤、进水口、溢洪道、涵闸等建筑物组成。

  湖堤:又称湖塘,环绕在湖的东、北两面。巨大的蓄水靠湖堤拦蓄。余杭地势高于杭州约“百尺有余”,如南湖堤岸溃决,则湖水“崩奔于杭而泛滥于嘉湖矣”。所以历代重视对湖堤的维护。湖堤的规格,宋咸淳《临安志》卷三四才始有记载:南湖上、下湖塘高均为一丈四尺,上广一丈五尺,下广二丈五尺。堤坡很陡,坡度呈1:0.357。明清时湖堤高、宽皆有很大增加。明万历年间,余杭县令戴日强撰《浚湖筑塘图说》[84],称他主持整修的30余里湖堤,“塘高四丈,阔五丈,视昔之塘盖三倍之”。清道光《浙西水利备考》称:“南湖东北筑有塘堤,高四丈四尺,面广五丈,底广十丈。”

  南湖的隔堤,后人认为筑于东汉陈浑创建南湖时,但记载见于《新唐书·地理志五》。隔堤起着“隔护湖水”的作用,可削弱风浪对潮塘的冲击。明代嘉靖中上湖湮废,全部占垦为田,到万历三十七年(公元1609年)疏治南下湖,竖界石八座确定湖界,“以三官庙为东界,下风山为南界,鳝鱼港为西界,石凉亭为北界,东岳庙为东南界,三贤祠为东北界,荒荡为西南界,石门桥为西北界”。湖面积约为7420亩。又在“湖中筑十字长堤,堤上莳桑万株,一便固堤,一便召佃,充五年一小浚,十年一大浚之需”。十字堤将下湖分作四井,“藉以分杀南苕之暴涨”[84]。十字堤用浚湖淤泥筑成,既解决了淤泥的堆积问题,又能削弱暴洪的冲力,起到保护湖塘的作用;堤上植桑,既有护堤作用,收入又可解决浚湖的经费。湖中修筑隔堤是南湖工程的一大特色。

  进水口工程:包括龙舌嘴、沙溪和石门函三部分。龙舌嘴位于湖西北面南苕溪的面侧,位置偏向下游,没有直对南苕溪的流向,这样,可以避开山洪的急流顶冲。龙舌嘴到南湖之间的进水渠叫“沙溪”,长约二里左右,其布置的特点是顺势弯曲,延长渠线,缓和流速,再引流人湖。溪水人湖处用块石砌筑,叫做“石门函”,是溪水入湖的咽喉,块石砌筑后,断面固定,可以起一定的控制入湖流量的作用,同时抗冲刷能力增强。龙舌嘴、沙溪和石门函组成一个完整的进水工程,石门函始建时就具有。从明代陈幼学《南湖考》中所绘图来看,原来上湖也有从南苕溪分出的溪沟引水人湖,上湖湮废后,就仅剩下沙溪引水入湖了。这些溪沟可能是利用天然河道加以整治利用的,体现了工程建筑者因地制宜的设计思想。清光绪十六年(公元1890年),将石门函改建为五孔石闸,以便更好地控制蓄泄。

  溢洪道:位于湖的东南角,称为“五亩塍”,是一座溢洪滚坝。五亩塍总长995尺,其西段500尺,坝高五尺;东段495尺,坝高六尺。坝分为高低两级,北宋成无玷《南湖水利记》[82]已有记载,“湖水过五尺,则盘塍北空处以流(即从五尺坝处溢流);过六尺,则盘塍以流。水之流塍不止五尺,溪流平,则五尺之水复自石门函还纳于溪”。修建成高低两级的溢洪坝,这也是南湖工程的一项特色,这种形式的溢洪坝抬高了水库的调洪能力,且“湖水盘塍者势缓,不为东乡及南渠河病”。过堰的单宽流量相对较小,对下游冲刷减弱。五亩塍还具有自动调节湖中水量的作用,水流塍下达五尺高时,水反从石门函回纳于苕溪。

  五亩塍滚坝高低标准的确定是颇讲究的。清人宋士吉《增南湖五亩塍辅坝记》[83]称:“夫坝砥汹涌于下趋,似宜高,然稍高,则东南有徐流之利,西北受泛滥之灾矣;引洪流于上泄,似宜低,然稍低,则西北获安澜之居,东南被冲激之害矣。乃兹坝之准也,酌其高下,量其盈缩,使水来有年潴,潴不至于溢;去有所流,流不至于涌。昔谓其如璇玑玉衡,累黍不差,每春夏水涨时验之,良然。”说明筑五亩塍时对水文规律有清楚的了解,其高度既考虑到下游河流的允许泄量,不至于造成洪水泛滥,同时考虑上游库容的蓄水量,不会造成满溢,扩大淹没的范围。体现了上下游兼顾,统筹安排的全局观念。

  五亩塍构筑牢固。坝址选择在土质坚硬的凤凰山北麓,坝基用长木桩打人,然后以整齐方正的大块石砌筑,是一座砌石溢流坝。当湖水水位超过坝的高度时,即自动溢流,泄于南渠河,下注塘河,流45里人于杭州城北的运河;其北出支流为黄母港,流12里仍与苕溪相会合,达湖州人太湖。明代南湖淤浅,水易泛滥,不再盘绕五亩塍宣泄。嘉靖十八年(公元1539年)县令陈天贵就塍中筑设滚坝,加高五亩塍,以使湖水从滚坝泻出。“滚坝上下阔均为二丈二尺,高一丈二尺,长共六丈二尺。”[85]清康熙元年知县宋士吉因见滚坝木石渐以朽圮,于滚坝上更襄筑辅坝,以护滚坝,广袤高下与滚坝同,所筑也是桩木砌石坝[86]。

  涵闸:控制蓄泄,称为“西涵”。南湖早期建的西涵置于五亩塍北支黄母港12里处(该处与苕溪会),以后湮废,唐代归珧因旧址重修[87]。其工程包括在苕溪上修的石埭和在黄母港建的涵闸。石埭用以节制溪流,涵闸控制灌排,互相配合。北宋宣和四年(公元1122年)中,大修西涵,增高加厚两岸堤防,当时用石工970,小工16300,缗钱43万,可见规模不小。其运作方式:“溪流方涨则闭,以固东乡之田,俟其稍落则启涵,以走渠港之潦。……若旱噗,开涵以灌溉千余顷膏腴。永无水旱,号为沃壤。”[88]解除了余杭东乡一带潦旱之灾,使十余万亩农田成为旱涝保收的沃壤。

  明代万历时又重修西涵,改名汤公淀。其时,又在北堤石凉亭之西增设燕子窝涵洞,宽0.78米,高0.9米,输水人竹木河,扩大了灌溉效益。

  从上可见南湖规划布置合理,建筑物配套齐全,构成一个有机结合的整体。清人王凤生《浙西水利备考·余杭县水道图说》称,南湖工程“蓄泄之法已极得宜”。能很好地起到调蓄山洪,潴水灌溉的功能。

  新中国成立后,全面整治南湖,对湖堤普遍培修加高,将进水口和溢洪滚坝改建为现代化涵闸,控制更加灵活。还在南湖上游建青山水库,与南湖联合运行,更好地肩负防洪抗旱的任务。

五、杭州西湖

  西湖,古名明圣湖,唐代称钱塘湖,又名上湖旧9|。因隋、唐后湖在杭州城西,故别称西湖[90]。西湖的南、西、北三面环山,东面是冲积平原。它本来是一个泻湖,随着平原向东扩展,及杭州城的发展,为解决城市用水等问题,人们通过修建工程将其改造为人工控制蓄泄的湖泊,特别是唐代经李泌、白居易相继整修后,工程建筑配套完整,对西湖水利资源进行了全面的开发。

  唐代西湖工程由湖堤、涵洞、管道、渠道和溢洪道等组成,白居易所撰《钱塘湖石记》[91]有较详细的记载。

  湖堤:是西湖蓄水的主体工程。西湖水源来自湖西武林诸山水和泉水,水源较丰富。为隔断咸潮,东汉初已筑有从今清波门至钱塘门的湖堤,以后又向南北延伸。白居易对湖堤进行增高培厚,“修筑河(湖)堤,高加数尺,水亦随加,即不啻足矣”。又筑下湖堤,由石涵桥北至余杭门(今武林门)的堤,人称为白公堤…2J。由于西湖三面环山,惟东面地势低平,所以湖堤虽增高不多,但蓄水量有明显增加。形成的湖“周围三十里”,湖面大于今日湖面。

  涵洞:称为“石函”。“北有石函,南有笕”,都是引水设施。石函位于湖的北面,用条石砌筑,有闸门控制启闭。湖水通过石函引入上塘河。上塘河(即江南运河的南段)为钱塘湖灌区的输水主干渠,下有支渠灌溉钱塘(今杭州市)、盐官(今海宁县盐官镇)等县农田千余顷。

  管道和阴窦:管道当时叫“笕”,是用毛竹去节联结而成的地下输水管道,布设于湖的南面,引湖水入城内六井∽31。又沿湖作六穴,穴即阴窦,作为引水口,下与笕相连,引水人城内六井。此处“井”即为水池。北宋元祐五年(公元1090年)知杭州苏轼,见引水管道“以竹为管,易改废坯”,于是改用瓦筒,盛以石槽,再用砖石砌护,使“底盖坚厚,锢捍周密,水既足用,永无坏理”[94]。将竹管改为瓦管,并修以砖石支座,这样引水管道不易朽败,在技术上有了很大改进。  溢洪道:叫做“缺岸”,在笕之南,以泄暴雨涨水。缺岸的高度设置有讲究,当水高于石函口一尺时,缺岸开始泄洪。当洪水过大,缺岸排泄不及时,还打开石函、竹笕口闸门,共同泄洪,以防堤岸溃决。由于钱塘湖的地势西南一带为山丘环抱,东北地势平坦,雨季山地径流自西南向东北流注,所以“缺岸”布设在湖的南面。这样布置一是因靠近丘陵,地质条件好,不易被冲毁;二是山地来水一进人湖内便很快泄出,避免奔泻东北,冲啮湖堤。见图3-3-2-5。

图3-3-2-5 钱塘湖布置示意图

  自唐代长庆年间,白居易对钱塘湖进行改造,修建一系列的建筑物后,能做到蓄、泄、引、灌调控自如,效能大为提高,不仅继续满足了杭州居民的用水,还增加了灌溉的效能。“凡放水溉田,每减一寸可溉十五余顷;每一复时(一昼夜),可溉五十余顷”。如及时放水溉田,湖下千顷农田,可无凶年。钱塘湖还与北面的下湖、盐官临平湖联合运行,如天气干旱,“脱或不足,即更决临平湖添注官河,又有余矣”,灌溉保证率得以提高。另外唐代江南运河水源虽然取自钱塘江,但当水源不足运河干浅时,“以湖水添注,可以立通舟船”。由于运河“月纳潮水,沙泥浑浊,一汛一淤”,极易淤塞,五代钱镠在运口置二堰,隔绝江水,不放人城,使城中诸河专用西湖之水,解决了运河的淤塞问题。北宋前期因疏于浚治,西湖淤浅严重,水量不足,运河只能又取钱塘江潮水为源,造成城中河道严重淤积。经元祐时苏轼大力组织西湖的清淤除葑,西湖又恢复了济运的功效。西湖水还供给造酒用水。北宋时杭州的造酒业是政府的一项重要财政收入,其“酒务甲天下”。到南宋时,政府“财用之源,实出酒税”[95]。南宋时还加强了西湖的风景建设。这时西湖的综合利用效益达到极盛。

  唐代时白居易还对西湖水利制定了一套管理制度,以充分发挥工程的效益,减少用水矛盾,说明当时西湖的水利管理也趋向成熟。

  元明清时多次对西湖进行维修疏浚,西湖继续发挥着综合利用的功能。但由于环湖诸山泥沙流入湖中沉积,加上围垦挤占,湖面逐渐缩小。同治十二年(公元1873年),实际丈量“通计积湖面五十四万三百八十九丈方”[96]。大致形成今西湖的规模(今西湖面积约5.6平方公里,等于50.4万平方丈)。西湖在解放后经过整治,成为世界闻名的游览胜地。

六、鄞县东钱湖

  东钱湖,位于鄞县东南部,距宁波市东南30里。湖东、南两面傍山,西北毗邻平原。今东西宽6.5公里,南北长8.5公里,环湖周长45公里,湖面积19.89平方公里,为多年调节水库,是浙江省最大的淡水湖泊。

  东钱湖原是全新世末期形成的海迹湖。西晋时已有记载。唐宋时通过修筑工程,扩大潮面,湖周达80里,成为受人工控制蓄泄的水库,灌溉效益显著,鄞东平原有50万亩农田受其之惠。

  东钱湖的工程布置充分利用了当地优越的自然条件,它地处山麓前沿,丘陵环绕成盆洼地形,西、北地势渐低,径流从缺口处流出。这样的地形修筑水库好处甚多。一是来水丰富稳定,集环湖诸山之水,史称有72条之多,集雨面积达81平方公里。二是在原有的湖洼地上建库,淹没的土地相对来说较少。三是工程量大为节省,湖堤只需将西北部的几个山间缺口堵塞。四是蓄泄方便。地形呈“山高于田,田高于海”的态势,排泄山区洪水方便,灌溉农田实行自流,充分体现了东钱湖工程布置的巧妙和合理性。见下页图3-3-2-6。

 

图3-3-2-6 东钱湖图(采自《鄞县水利志》)

  东钱湖的主要工程设施有湖塘、堰坝、碶闸、湫阙等,颇具有自己的技术特色。

  湖塘:修筑于湖西、北部的几个山间缺口处。唐代天宝三年(公元744年)郧县令陆南金创建,史称“因山形有不合处筑为长短塘”[97]。这样修筑湖堤,工程量既省,而且湖堤两端连接丘阜,牢固性更好。历代至今共筑湖堤11条[98]:(1)高湫塘,位于湖西部偏南,长819米,高2.07米,砂石结构,迎水面垂直,块石护砌。(2)方家塘,在湖西,长893米,高2.45米,砂石结构,迎水面垂直,块石砌筑。(3)湖里塘(亦称五里塘),自下虹桥至上虹桥,长1192米,高1.87米,土石结构,迎水面条石砌筑。(4)湖心塘(亦称分湖塘),从大公至沙家山,长1700米,1976年以疏浚东钱湖为目的而兴建,塘体为黏土心墙堆石体填筑,塘高2.8米左右。(5)钱堰塘,在湖之北钱堰村,长24.64米,阔8米。(6)莫枝堰塘,在湖西北莫枝镇,长103米,阔18米。(7)平水堰塘,在湖西北莫枝镇,长13.44米,阔8米。(8)大堰塘,在湖之西大堰头,长26.67米,阔15米。(9)梅湖塘,在湖北青山村,共长515,68米。(10)栗木塘,在湖北东吴乡,长153.6米,阔6.4米。  (11)偃月堤,在梅湖之北捣臼湾,民国三年(公元1914年)浚梅湖时淤泥堆积而成。1960年梅湖废后,梅湖塘、栗木堰、偃月堤已失去堵蓄湖水的作用。

  堰坝:分别在湖堤上设堰坝七座,乾道《四明图经》卷二称:七堰为钱堰、大堰、莫枝堰、高湫堰、栗木堰、平湖堰(平水堰)、梅湖堰。唐代初建时堰坝为桩木土石坝,宋代改用条石砌筑,连坡较缓,在1:4—1:5之间。堰的作用,平时堵蓄湖水,堰上过船,洪水时做溢流堰。高湫堰、平湖堰、莫枝堰上设有船堰。过船堰顶的形式有两种:一为车堰,堰身较狭,两旁设辘轳人工运转,拽船过堰;一为磨堰,堰身较阔,上下游斜坡较平缓,用人力交错磨盘而上。这两种过船的堰属于斜面升船设施,很具有当地的特色。

  碶闸:即水闸,建在堰坝旁。有四座,即大堰碶、莫枝堰碶、钱堰碶和梅湖堰碶[99]。《宋史·河渠志七》已记载东钱湖有“四闸七堰”,宝庆《四明志》卷一二称,嘉祐中始置禊闸。梅湖禊今已废,20世纪60年代建大堰新禊,1971年建郭家峙禊。禊闸平时作引水闸,汛期打开加速排洪。

  湫阙:是设置在塘中间或两端的放水缺口,阙底较禊闸底为高,设置插板。民国《鄞县通志·舆地志己编》记载旧有八阙,即高湫塘湫阙、方家塘湫阙、平水堰湫阙、钱堰塘湫阙、莫枝堰西堰塘湫阙、高湫塘南迎旭庵附近湫阙、栗木塘北湫阙等。建国后进行改建,称小斗门,共计11座。

  清代道光二十八年(公元1848年)周道遵《甬上水利志》卷三载有东钱湖石塘、石堰、禊等的长、阔尺寸,见下页表3-3-2-1。

表3-3-2-1 清代东钱湖工程尺寸表

  可见东钱湖工程的总规模量大。东钱湖把塘堤、堰坝和禊,合理地组合布置,构筑坚固,从而可以达到灌溉、过船、溢洪等多方面的效用。

  东钱湖引出的湖水通过干河中塘河、前塘河、后塘河、小浃江等分注到鄞东平原水网,灌溉农田,汛期泄水可排人奉化江或甬江。“四楔”下注水路流经如下:(1)莫枝堰禊下注之水人中塘河,一路经杨树桥迤北为鹅颈汇;一路西折至横石桥与前塘河会合,尾闾之水经四眼禊桥由大石禊入奉化江。(2)大堰碶下注之水人长山港,经观音庄、前徐分二路:一路北沿前塘河至横石桥与中塘河会合;一路折向西南,经云龙禊至奉化白杜。以上二路尾闾之水,排人奉化江。(3)钱堰禊北注之水,一路经后塘河,从杨木禊入甬江;一路经五乡、姜家陇由梅墟禊、潭头河禊入甬江。(4)梅湖禊水北注鹿山,一路经东吴、小白、五乡,由小浃江入甬江;一路自五乡北分注梅墟、龙山诸渠,于小港旁出楼家禊;另一路西流经后塘河出道士堰碘、大石禊。这一完整的河网大体在宋代以后逐步形成。清雍正《浙江通志》卷五六引《水利图经》说:东钱湖“大都湖高于河,开禊下注可满三河半,鄞东七乡之田尽资灌溉,奉定亦沾其利。”

  东钱湖自唐天宝三年(公元744年)创建,迄今已有1200多年的历史,湖的面貌和工程布置基本保持下来。现今工程经过加固维修,效益更加扩大,总库容达4429万立方米,兴利库容3778万立方米,年可供水量3893万立方米,灌溉农田36.98万亩,并担负向宁波市供水任务,继续发挥着湖泊的综合功能。

七、滇池水利

  滇池,位于今云南昆明市西南,古称滇南泽,又名昆明湖。《后汉书·西南夷传》称:“有池,周回二百余里,水源深广,而未更浅狭,有似倒流,故谓之滇池。”面积广309平方公里,是长江上游最大的湖泊。它承纳盘龙江等数十条河川的来水,集水面积约3000平方公里。湖水从西南部的海口宣泄入普渡河(上段称海口河,中段称螳螂川),再注入金沙江。

  西汉时滇池地区陂池水利已有开发。南诏时期灌溉水利又有发展。到了宋代滇池地区属大理国,当时在盘龙江的中、下游地区兴修水利工程,开有金棱河(即金汁河)和银棱河(即银汁河),既引水灌溉,又起分洪作用。倪蜕《滇云历年传》说:“康定元年(公元1040年)……段素兴广营宫室于东京(今昆明市南区一带),筑春登、云津二堤。有绕道金棱、萦城银棱之目。”其下又注释说:“春登,今东门外里名,金汁河之所经,则春登堤,金汁河堤也;云津河,即盘龙江,则云津堤乃盘龙江堤也。此二堤捍御蓄泄、灌溉滋益大有殊功。”当时还“筑土各为二堰于河之要处,障其流以溉田,凡数十万亩”。

  元代统一全国后,为巩固西南边陲的统治,注意发展当地的农业生产,开始系统地治理滇池水利。滇池上游来水量大,尤其是盘龙江出山进入昆明坝子以后,流速减缓,泥沙易淤积,河道宣泄不畅,洪水时泛滥成灾;滇池下游泄水仅有一条海口河,排洪困难,亦易发生洪灾。至元十年(公元1273年),张立道任大理等处“巡行劝农使”,次年赛典赤·赡思丁任云南平章政事,共同主持兴修滇池水利。工程措施:一是在上游盘龙江上修筑松华坝,控制蓄泄。至元十三年开始兴筑,大坝选址讲究,筑在凤岭、莲峰二山之间的最窄处,基岩为坚硬的玄武岩,有利于节省工程量和构造牢固。坝上设有闸门[101]。洪水来时关闭蓄水,以消减昆明地区的

图3-3-2-7 松华坝位置示意图

  洪涝;旱时开闸泄水,以灌溉农田。见图3-3-2-7。二是在中游扩建疏浚金汁、银汁、马料、宝象、海源、盘龙六条河道分洪,又修复数里长的堤防,防大水泛滥,在河道上修建许多闸涵,以便蓄泄。如金汁河,“埂宽一丈二尺为度。上二十里,宽一丈六尺。造小闸十座,涵洞三百六十条,轮序放水,自上润下灌溉全滇”[102]。为了减轻洪患威胁,开分水支河12条,于河下又开地河(地下暗沟)72条,作为六河的辅助设施。《滇云历年传》卷四称:“赡思丁经划水利,创筑松华坝,分盘龙江水人金汁河,并修宝象、马料、海源、银汁合为六河,均用闸座蓄泄,灌溉万顷,军民感之。”取得了很好的效益。三是疏浚下游出水口和河道。如开挖海口、石龙坝至龙王庙一带的淤淀,清除安宁境内的几处险滩,疏浚普渡河道,降低了滇池的水位。《元史》卷一六七《张立道传》称:“昆明池,介碧鸡、金马之间,环五百余里,夏潦暴至,必冒城郭。立道求泉源所自出,役丁夫二千人治之,泄其水,得壤地万余顷,皆为良田。”当时治理滇池,作了全面的规划,从上、中、下游进行了较大规模的治理,减轻了汛期的水患。干旱时又能开闸灌溉大片的农田。此外,还订立水利管理制度,“轮序放水,自上润下,额定三百六十匹报马,三百六十名看水丁,倘遇崩倒水浸,即时飞报上司,齐集乡民挑补修筑,不容怠缓”[102]。取得了较高的治理滇池的技术成就。

  

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