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中国古代通航建筑物

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所属类别:中国水利建设史

基本信息

中文名称:中国古代通航建筑物
外文名称:

古代在运河和部分天然河道上,为保持水量,调整水面比降和保证航深所建的建筑物。

发展历史

中国的主要江河多为自西向东流,为连接南北,形成沟通全国的水运网络,必须开凿人工运河。公元前486年,沟通江淮的邗沟就已经开通。此后,鸿沟、灵渠、隋唐大运河和京杭运河等都成为维护国家统一,促进经济文化发展的交通动脉。这些运河的某些区段,水源不足,坡降大,航行困难,必须修筑通航建筑物来保证航行通畅。堰埭是横截河渠的坝。三国孙吴赤乌八年(245年)在江南破岗渎上连续修建了14个堰埭。此后堰埭在江南和苏北的运河上长期是主要的通航建筑物。元代坝河和明清通惠河上也使用坝,即堰埭。南朝宋景平元年(423年)在扬州运河上出现的通航水门是有文字可考的早期通航闸。唐《水部式》所载“扬州扬子津斗门二所”是最早出现的复闸,即类似当代2个闸门联合运用的船闸。在宋代,复闸得到广泛应用,并发展为多种类型,例如潮闸、多级船闸和澳闸。见图1。元、明、清的京杭运河上也多处使用通航闸,例如山东的会通河段和北京的通惠河段,航深完全是由闸维持的,一直到近代船闸和升船机传入,堰埭和通航闸才逐步被替代,但现代一些通航小河上还保留着这种建筑物。

图1 邗沟、江南运河、浙东运河上的通航建筑物示意图

分类

中国古代通航建筑物大致可分为堰埭、通航闸和特殊建筑物。

(1)堰埭。由土石材料或草土材料做成的横截河渠,防止河水走泄,调整水面比降和提高通航水深的建筑物,统称堰埭。为使船只通过,在它的上下游面做成较缓的平滑坡面,用人力或畜力拖拉,滑上滑下,实际就是原始的斜面升船机。根据其过堰情况,又可分为3种:①人工磨堰。在航道水位差小,堰埭高度不大的情况下,利用人工改变船的支点,逐步扭磨移动,实现过堰。②人工辘轳绞拉过堰。在堰埭较高,水位差较大,船只较重的情况下,在堰埭两端设辘轳。过船时,人工绞动辘轳,绞绳带动船只上下滑动,以稀泥浆作润滑剂,实现过堰(图2)。③畜力辘轳绞拉过堰。在堰更高、船只更重的情况下,人工绞动辘轳拉船也难过堰时,就用畜力作为绞拉动力,在多数情况下使用牛,魏晋南北朝时称这种堰埭为“牛埭”。这种堰埭的规模越来越大,宋代大型堰埭曾用牛22头。为使船只顺利通过堰埭,过堰时要把货物卸空,过堰后重新装入船中。堰埭的缺点是:耗费人力畜力过大,船只磨损严重,迁延时间过长。

图2 古代船只过堰示意图

(2)通航闸。历史上,在运河上用以节制水流的过船闸门称

、斗门、陡门或水门。2座以上的闸联合使用称复闸,就是中国历史上原始的船闸。其作用是节省运河中的水并增加水深,从而改善航行条件。根据建筑物的构成和过船时的工作情况,历史上的通航闸可分为5种:①单闸。在过船时单独开闭的闸门。相当于束水的钳口坝。②复闸。据《宋史·河渠志》记载,北宋雍熙元年(984年),“创二斗门于西河第三堰,二斗门相逾50步,覆以厦屋,设悬门蓄水,俟故沙湖平,乃泄之。建横桥,于岸筑土累石以固其趾。自是尽革其弊,而运舟往来无滞矣”。这是对复闸形制的最早描绘,指出了它的平面布置、平水情况和使用情况。在运河上,这种复闸还常与堰埭并联使用,即在闸外另开月河建堰埭,或在堰埭外另开月河建复闸,水多时用闸,水少时用堰埭。③多级闸。3个或3个以上闸门联合使用的古代多级船闸,其开闭使用方法与现代多级船闸同。④潮闸。在运河入海口或与有潮河流交汇处建闸,既有通航作用,又有引潮补充运河水量的作用。涨潮时,开启闸门,潮水经闸入运河,并上溯到相应的距离,抬高运河水位;落潮前关闸蓄水,再按正常方式使用船闸。⑤澳闸。为节约和保证复闸或多级船闸的用水,在闸旁适当高程建小型水库(水柜),称积水澳或归水澳。前者用于汇集溪水、雨水、坡水,或从低处提升积水、流水以补充过闸的耗水,后者回收船只过闸时的耗水,再提升至积水澳或闸的上游,重复使用。

(3)特殊建筑物。在宋代的汴河上曾采用一种称草屯浮堰的建筑物,河流宽浅,行船困难,用草土绳索临时做堰壅水,达到通航水深后,人工决堰使船通过,相当于以建堰和决堰代替闭闸和开闸。清道光初在运河过黄河处(在今淮阴西,古称清口)曾采用灌塘济运的办法通船,在黄河右岸运河入口建临黄草闸和临黄堰,在临洪泽湖一侧建临清堰,二堰之间为塘河。当船只通过时,用戽斗戽水灌满塘河,使塘河上游(或下游)内外水位平齐时分别开闭临清堰、临黄堰或闸,以使上下游船只通过。其使用相当于一个大船闸,只是以堰的拆建代替闸的开闭,虽很笨重,所需时间也很长,但船只大批集中过塘河,还是解决了运河过黄河问题。

堰埭和闸的结构

堰埭一般为砌石建筑物,其上下游坡面以大条石砌筑。加工石料精细平滑,砌缝严密,堰体及基础处理严格,以免沉陷。唐代和北宋建闸以砌石为基础,上部为木石混合结构。南宋时改为完全砌石,一直延续到清代。一般闸有大致对称的2个闸墩(图3)。两墩相对是2个平行的闸墙,用以安装闸门,称由身。由身上游称迎水,再上称雁翅,再上有裹头。由身下游称分水,再下称燕尾,再下也有裹头。各部分尺寸大小因地势而异。闸墩显露部分称面石,面石之后有衬里石,衬里石后有河砖,再后为三合土。面石从上到下厚度一致只砌一路,最上一层称海漫石,每丈用生铁锭2个搭扣,其余各层则用熟铁锔联接,转角处用熟铁销穿连,使结构成为整体。衬里石上层一路,往下依次每层增一路。呈下宽上窄状,其路数依闸高而定。衬里河砖上下等厚,一律2路。三合土部分,亦称框土,上下等厚。面石及第一路衬里石之下签钉马牙桩,其余衬里石及河砖之下签梅花桩。闸底及墩底的桩顶空隙均用碎石填平。灰浆灌满,上筑三合土,以防渗水。土上砌石,石缝用糯米汁灰浆填砌。闸门一般采用木制叠梁,闭闸时嵌入闸墙上专留的闸槽内。闸墩上有开闭闸门的石制支架,称绞关,用人工或辘轳将叠梁木提上放下,小型闸门也有以铁钩人工提放的。

图3 古代石闸结构示意图

灵渠上的陡,也是通航闸的一种形式,在运河的枯水季节用以提高通航水位的建筑物。其形制是用加工后的大条石在河两侧各砌一墩台,利用墩台上的槽口和石嘴架设陡杠、水并和陡簟以抬高水位。过船时敲击陡杠离开依托,使水并和陡簟崩塌,船顺水过陡(参见彩图Ⅳ—31)。

Ⅳ—31 灵渠渠首

王梦祥摄

  
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