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大运河上历久弥珍的匠心 2022年05月05日

董肖丽

张立民

何贤昌

运河上的水利枢纽

千里通波·大美运河

◆总策划: 张徽贞 周红红

◆主 讲: 董肖丽 省南运河河务中心总工程师

张立民 清风市集发起人

何贤昌 园博园项目部工程部部长

◆主 持: 祁凌霄

◆执 行: 刘 伟 高海涛

◆摄 影: 边志明

主持人:

古人开凿大运河,当代建设者们疏浚河道、维护河堤、修建水利工程等,多有创举,体现了超凡的工匠精神。对此,有哪些认识和借鉴?

董肖丽:首先是因势利导,因地制宜。大运河之前的白沟,成于黄河第一次改道后,本无水源。曹操引淇水入白沟,开辟了运河航道。曹操在淇水入黄河处用大木枋筑堰,阻止淇水向南流入黄河;在堰北开凿人工渠道,使淇水沿渠流入原不相通的白沟;在元甫城西北宛水与淇水连接的地方筑石堰,使淇水在枯水期不致因分流入宛水而影响到白沟通航;在宛水与黄河故道相连接的宿胥口会淇水处修筑石堰,使水全部向东北流入白沟,不致进入黄河。这保证了白沟能从淇水获得丰富的水量,提高通航能力。说明早在1700多年前,劳动人民就已考虑到当地自然条件,且能根据建筑物特点,利用不同材料,满足工程需要,显示了我国古代水利工程相当高的科学技术水平。

其次是修建水利工程,解决通航和河道交叉的难题。大运河与钱塘江、长江、淮河、黄河、海河五大河流相交叉。为了解决翻山越岭和河道交叉,大运河上修建船闸、堰埭和节制闸。中国唐代发明船闸,世界最早,也最早建造多级船闸。北宋时出现复闸和澳闸。船闸解决了通航和供水难题,是人工运河渠化工程中一大创举。

元代在临清与济宁之间建造了31座船闸,解决了船队翻山问题,是世界上最早的梯级船闸,比西方同类建筑早350年。至明代时已建有38座梯级船闸。水源工程和节制闸群,成功解决了水源调配和水深控制两大问题,体现了中国水运工程的杰出施工维修技术和完善管理体系。

在河道交叉问题上,古人主要采用弯道技术,延长河道,放缓河道比降,降低流速;开挖河渠;大量增建减水闸和滚水坝;不断加修大堤拦截外水系进出;不断改建、完善交汇处的运口码头等措施,形成了一套完整的水利工程体系。大运河航道往往河湖相连,通过开挖新河,维修筑堤防、塘路、控泄分洪设施等成功实现了黄运、河湖分离。

为满足行洪需要,控制水量,保障漕运,自明代开始先后在南运河开挖四女寺、哨马营、捷地、兴济、马厂等减河,并在相交口门设置减水坝,分泄南运河洪水。闸坝工程在运河上数量最多、应用广泛,具体功能由其在运河上的位置不同而不同。坝式减水闸是南运河节制水量的主要工程设施,布置在运河的右岸,为砌石结构多孔水闸,曾建有四女寺枢纽、捷地减水闸、兴济减水闸和马厂减水闸,目前还有捷地分洪闸、九宣闸(马厂减水闸改建)留存。坝闸结合的工程反映出古代水工建筑在规划、设计与结构方面的杰出成就。

南运河通过运河弯道设计,地形高差得以减缓,改善了航行条件;汛期洪水得以蓄滞,提高了航行安全性。南运河历史上没有节制工程,“三弯顶一闸”是大运河水道规划的一大特点。

南运河地势较高,有些河段高于两岸地面,全靠堤防约束。而堤防多弯曲易导致堤岸塌落,险段甚多。为解决这一问题,南运河历史上多采取夯土加固工程措施,对堤岸进行加固。南运河这种险工段加固工程,以及河道工程管理中利用洪水冲淤、泥沙固堤等措施,都体现出古代河工技术中以堤治河、以河治河的特点。

主持人:

当代在与大运河有关的水利工程中,如何借鉴古人的经验智慧?有哪些可圈可点之处?

董肖丽:在当代的河道疏浚、维护、开挖等水利工程中,古人“疏、导、蓄、泄”相结合的治水理念一直影响着各代水利人。

1968年开始根治海河,提出“上蓄、中疏、下排”的防洪体系,就是借鉴了古人的治水思想。南运河上,1971年在捷地枢纽下游16公里处修建了北陈屯枢纽,主要任务是与捷地分洪闸统一调度、联合运用,解决南运河在四女寺分洪300立方米/秒时用以节制抬高水位,保证由捷地分洪闸分泄180立方米/秒,南运河下泄120立方米/秒。这个任务,现在改由王希鲁闸与捷地枢纽联合承担。

上世纪六七十年代,按照梯级蓄水规划,在南运河上修建了安陵枢纽、代庄枢纽、北陈屯枢纽、穿运枢纽、流河节制闸5座节制工程,形成了五级梯级蓄水工程,对水资源的存蓄起到了一定的作用。东光、泊头、青县修建了橡胶坝,通过调节坝袋高度来调控蓄水水位等,这些都是大运河治水理念传承创新的具体体现。

主持人:

大运河上至今有著名的堤坝、闸口,比如捷地分洪闸、东光谢家坝等,当代也有世界著名的水利工程,这些工程建造情况和凸显的工匠精神各有哪些?

董肖丽:捷地枢纽系南运河向捷地减河分洪的控制性工程,由捷地闸和分洪闸组成,具有防洪、供水等综合效益。分洪闸,是捷地减河渠首工程,沧海桑田,经历几次重大变化。它建于明弘治三年(1490),当时为滚水坝。清雍正四年(1726)挑通捷地减河,设立闸口,面宽8丈,设闸5孔,内有金刚墙四堵,每堵厚5尺,共占去两丈,净面宽6丈。清乾隆三十六年(1771)改闸为坝,并拆去四堵金刚墙,原龙骨石未动。嘉庆十二年(1807),又在龙骨石的基础上修建高2尺2寸的石堰,坝口净宽仍为8丈,清光绪二十八年(1902)前后,天津姓宋的道台“将龙骨石落下3尺5寸”,因坝口太低,以后30余年下游水灾连年。清宣统三年(1911)将坝改建成溢流堰。1933年华北水利委员会将溢流堰改建成8孔分洪闸,保留至今,分洪闸为开敞式每孔净宽2.65米。该闸目前已不再承担泄洪任务。

捷地分洪闸南侧原有6孔电站涵洞闸,建于1958年。1964年后废弃。2005年5月,原址上开工建造捷地闸,用以承担原分洪闸分泄南运河洪水至捷地减河的任务。

南运河河北段多弯道,险工险段众多,连镇谢家坝为险段之一,历史上洪水在此处曾多次决口。谢家坝为南运河河北段仅存的两处夯土坝之一,坝体为灰土加糯米浆逐层夯筑,夯土以下为毛石垫层,基础为原土打入柏木桩筑成。坝体长218米、厚3.6米、高5米。堤坝整体稳定性好,筑成后,再没有出现决堤状况,沿用至今。在运河水势连天的年代,谢家坝对防御洪水起到了重要作用,保护了沿岸居民的生命财产安全。大坝是人民群众智慧的结晶,再现了中国近代在漕运水利设施中夯筑的先进工艺。

主持人:

沧州大运河河段,弯道多,险处多,穿运枢纽多,都是大运河上的杰作。随着附近河道的拓宽或开挖,科学修建交叉处的水利枢纽被提上日程。水利专家们倾注了哪些心血?

董肖丽:南运河弯道最多,明显的大弯有30多个,这些弯道减缓了水流,保护了航船的平稳,减小了堤坝的受力,自古有“三弯顶一闸”之说。

南运河堤防大多用“桩加埽(树枝、秫秸、石头等捆扎而成)”之方,绕险工处下桩,排桩之内,以埽填充。另有在排桩外挂席之法,合订苇席数层,挂系桩外,以防洪水冲击。防堵决口也是用上边的方法,数埽并下,以减刹水势,尔后下桩,继之以挂席,土袋掩堵决口。防汛另有“挂柳法”,即将河边柳树砍倒,不使断绝,用树枝护堤防水。这也是南运河两岸曾多种柳树的原因之一。

建成的重要水利枢纽有安陵枢纽、代庄枢纽、北陈屯枢纽、穿运枢纽和南排河穿运倒虹吸工程,其中最具代表性的是穿运枢纽和南排河穿运倒虹吸工程。

子牙新河穿运枢纽工程是子牙新河、北排河与南运河的交叉工程。子牙新河东流入海必须穿过南运河,但两岸及滩地高仰,是子牙新河、北排河的主要障碍。为了解决这个矛盾,采用了滩地平交、主槽立交的平立交方案,修建了穿运枢纽工程。工程坐落在青县南部的周官屯与冯官屯之间,由子牙新河主槽穿运涵洞、南运河子牙新河主槽渡槽、南运河节制闸、北排河穿运涵洞、南运河跨北排河渡槽、南运河改道段和导流堤等组成,建成于1967年7月。

该枢纽被人们形象地称为河流的立交桥,是一座水利工程博物馆。其中,穿运渡槽是当时亚洲最大的渡槽工程和全国八大水利工程之一。在外宾楼上由毛泽东主席题词的“一定要根治海河”几个大字遒劲清晰。

引水压槽工程是解决原设计遗留下来的“非常情况下渡槽漂浮稳定问题”的一项工程措施,修建于1984年,由过水涵洞和引水渠两部分组成。当子牙新河水位达7.93米、南运河无水时,打开引水压槽闸,引水入南运河,使南运河水位和子牙新河主槽水位同高,以解决渡槽漂浮问题;当子牙新河主槽水位低于3.0米、南运河水位高于9.8米时,应打开捷地分洪闸,使南运河水位低于9.8米,以解决渡槽的抗压问题。

穿运枢纽的修建,充分彰显了现代水利人对古人管水、护水、治水智慧的传承与发扬,使河道治理和水工设施的建设更加趋于科学化和合理化。

1960年建设南排河穿运倒虹吸工程之前,黑龙港流域的洪沥水全部经黑龙港河汇入子牙河,再经天津境内的海河入海,黑龙港河沿岸和天津市的防洪压力巨大。工程分两期建设:一期工程建于1960年,8孔;二期工程建于1965年,14孔,共22孔。“南排河倒虹吸工程,使运河同南排河像立交桥一样,各走各路,南排河河水可直接流向渤海。”

20世纪60年代,倒虹吸工程规模之大堪称中国之最,被选为河北省地方粮票的背景图案。

张立民:“三湾抵一闸”、肖家楼倒虹吸穿运工程,都是先进的水利工程技术,1967年投入使用、当时亚洲最大的青县周官屯穿运工程,是壮举。当代河道疏浚、开挖,要尽量克制,不能过度,保护的前提是了解哪些东西需要保护,比如西侧河床上的纤道,就需要保护。

主持人:

当前,大运河畔有清风楼、朗吟楼、南川楼等古式楼台亭园等建筑,园博园也在建设中。在促繁荣、提高城市文明程度上,当代规划复建融入哪些新理念、采取了哪些新举措?

何贤昌:园博园目前分为5个大区域,分别在A、B、C、D、E五个区域进行施工。

A区主要是运河风光带,包含3座码头、绿化种植、园路建设、跨运河两座人行桥建设。目前已经完成3座码头、乔木种植、园路的基础建设。B区采用的是“三百园”,分别是百花园、百草园、百果园以及蒹葭书屋和一个规划的滑雪场。目前已经做完地形打造和部分乔木种植。

园博园于2021年10月9日开始施工,计划在2022年7月31日建成。建设期间,由于施工任务紧张,工期短、任务重,春节期间工人全部留守工地,没有一名工人及管理人员回家过年,全部留守工地进行施工生产。除夕夜工地仍然没停,全员待命为完成施工任务全力冲刺。浇筑弧形挡墙混凝土的时候,由于异形浇筑难度较大,开始施工完成50m左右后发现弧形并不圆顺。于是又自行重新设计弧形挡墙的模板加固措施,并经过试验完成50m段,两端曲线对比明显。同时将前期做得不好看的全部拆除,按照最新工艺进行施工,整个园区的弧形挡墙全部曲线圆顺,外观质量提升了一个档次。

张立民:明末清初沧州人刘梦《述沧州》诗云:“河上列芳园,东郊复大薮”。“河上列芳园”指出了沧州园林的滨河性质。明代中后期,沧州的达官贵人,几乎都有私家园林。当代规划复建的主要以楼阁为主,没有涉及园林,尤其是私家园林。目前的百狮园、运河公园更像是城市游园。去年百狮园内举办了很多场次展览活动,很大程度上丰富了市民文化艺术生活,同时希望大运河景观带建设中多增加一些旅游元素,让外地游客来了沧州多多打卡留念。

古代长芦镇有“小燕京”之称,在元代初期就能在镇上看杂剧。明代中后期运河两岸寺庙很多,可推想繁荣程度。因为繁荣,很多山西、浙江的盐商定居在沧州,如大同张氏。

古代运河繁荣,主要因为通水通航。如果有了船,人们真正畅游起来,就可能带来繁荣。南方河道以运输为主,很难开通旅游客船,而北方货运很难开通,正好可以走旅游路线。

现在,沧州大运河两岸变化日新月异,园博园和大化片区的建设如火如荼,景观和硬件越来越出彩。相信园博园建成时,行走大运河两岸的群众一定会感叹沧州发展建设之速。沧州是文化底蕴深厚的城市,希望建设者们在甄选内容时,一定要充分体现沧州文化底蕴和魅力。发动各种力量,多方招募文化团队。比如,清风楼有“文化八仙桌”系列访谈,朗吟楼也应凸显支柱核心内容,南川楼也应准确定位文化功能,注入精彩内容。如此一来,相信会有越来越多的人来感受沧州大运河魅力,沧州的未来一定会更加美好。