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缪复元 | 宁波它山堰研究

早间资讯网7个月前 (10-05)宁波29

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宁波它山堰研究

缪复元

(宁波市鄞州区水利局)

摘要

它山堰位于宁波市鄞州区境内的奉化江上游,是一座始建唐代、泽被当代的以阻咸、蓄淡、引水为主的堰坝工程,至今已有1180多年历史,2015 年列入世界灌溉工程遗产名录。本文对它山堰的规划、兴建、配套、效益方面进行综合研究,并与都江堰、郑国渠、灵渠作了异同比较,也揭示了与浙东运河的渊源关系。

1973 年,在西班牙马德里召开的国际大坝会议上,中国水利专家、清华大学教授张光斗先生向大会提交论文《中国的坝工建设》,文中提到:公元 833 年,在浙江大溪河上(即鄞江上游的樟溪),筑有一条条石砌筑的重力坝,坝高27米。此事引起与会国外专家的兴趣。1986年,中国水利史研究会在广西兴安县召开灵渠学术研讨会,与会专家建议将灵渠、它山堰列入全国重点文物保护单位,1988年1月,国务院批准同意将此两大古代水利工程公布为全国重点文物保护单位。至此,当时全国有包括都江堰、郑国渠在内的四个古水程工程被列入全国重点文物保护单位。2015年在法国蒙彼利埃召开的国际灌排委员会第66届国际执行理事会全体会议上,一致通过将它山堰列入世界灌溉工程遗产名录。它山堰为什么被世人和学者如此重视和关注呢?本人根据多年的考察研究,从它山堰规划、兴建、配套、工程效益等方面作一介绍。

它山堰航拍 戴秀丽摄

一、它山堰的兴建

建堰前鄞江上游的水环境。鄞江镇称“四明锁钥”,其上四明山区,群山叠障主流樟溪集大皎、小皎等诸溪,流域面积大。鄞江镇它山堰以上集流面积348平方公里,主流长度60公里。其下为广袤的鄞西平原,旧称七乡。它山堰未建前江河不分,鄞江诸溪之水尽注于江。江潮上涨时,咸汐可上逆至平水潭(鄞江镇以上3公里左右)。《四明它山水利备览》(以下简称《备览》)描述的是“溪通大江,潮汐上下,清甘之流酾泄出海,泻潟卤之水冲接入溪。来则沟浍皆盈,去则江河俱涸,田不可稼,人渴于饮”。这就是对当时鄞江上 游水环境的真实写照。下游平原鄞西七乡,是洪旱涝交集地区,各种灾害年有发生。

它山筑堰。唐太和七年(833),山东瑯玡人王元暐出任鄮县令,他到任后,得悉鄞江上游水患情况后,对鄞江水道进行实地考察。王历览山川,相地高下,选址在它山地方筑堰,治理洪旱灾害。他以为若在此筑堰能截断咸汐,并导大溪之水入七乡至甬城,此乃为生民立命之事业。因其地处它山与绛山之间,故名它山堰。

它山堰是拦江筑堰,达到阻咸、蓄淡、引流的目的。但在大江上筑堰后,将给行洪排泄带来负面影响,所以王元暐在筑堰时,对堰体的高程,有个三七分水设计:大洪水时七分水过堰入江,三分水进入平原内河;一般洪水时三分入内河,七分入江。他又考虑筑堰后内河排泄不足,所以又在它山堰引流主渠的南塘河与奉化江之间,设乌金、积渎、行春三碣(碶),以泄平原之洪水和渍涝。一千多年前,要在大江上筑堰并非易事。施工中首先要解决大江断流、基坑排水问题。那时没有抽水泵,要解决100来米长的基坑排水,是很难的。王元暐在施工前,先指挥人们在钟家潭天仁附近,将大江主流用竹笼围堰阻断,将水引入北山古港,让上游来水流向小溪港、南塘河,使它山堰施工地段断流,将水戽干,叠石成堰。至于下游是否有围堰《备览》没有说,我估计应该是有的,否则如何挡潮施工?

建成后的它山堰,据《备览》所记:“堰脊横阔四十有二丈,覆以石版,为片八十有半,左右石级各三十六。”堰的结构《备览》是这样记述的:“堰身中擎以巨木,形如屋宇,每遇溪涨湍急,则有沙随实其中,俗谓护堤沙;水平沙去,其空如初。土人以杖试之,信然。”它山堰工程巨大,构筑壮观,“堰低昂适宜,广狭中度,精致牢密,功侔鬼神”。

它山堰的科技含量。它山堰建成至今,已近1200年历史,经受各种特大洪水考验。就近现代来说,辛酉(1922)堰顶过水超过5米。新中国成立后堰顶过水近5米的,就有1956年“5612”台风、1962 年“6214”台风、1963 年“6312”台风、1992 年“9216”强热带风暴等。那么它山堰为什么能历千余年而不毁呢?我总结它山堰有四大科技含量:

其一,它山堰堰体是用巨型条石砌筑的,每块条石长2-3米,宽0.5-0.8米,厚0.2-0.3米,每块条石自重800-1200千克,将条石整齐排列成一个整体,能自重稳定,即现代水工学所称的重力坝。其二,坝轴线向上游凸出6度弧度,使坝体向两边山脊分力,起到拱坝作用,并能对上游来的洪水起导向作用,使坝体更加稳定牢固。其三,坝基础无桩、20世纪90年代初,为了对它山堰进行保护性修理加固,曾使用美国S12高分辨数字地震仪等先进设备,通过地震法对堰体拉了三个断面,进行测量勘查,其堰底南边 20 米范围的坝底,直接砌筑于岩石基础之上,中部为沙卵石基础。在清除上部浮石部分至基岩隔水层后,将基底挖成向上游倾斜8-10度的坡面,提高基础稳定性。其四,坝体的大条石堆砌时,从下至上每层向内缩进3厘米左右,泄洪时达到分级消能,使洪水不会直接冲刷堰脚,保护堰体安全。《备览》这样形容它山堰溢洪状况:“大溪之水从堰入江,下历石级,状如喷雪,声若震雷。”上述这些工程措施都是符合现代水工学原理的。这是它山堰经历千多年,数百次大洪峰过堰而不毁的原因所在。

它山堰建成后,其后又经过多次加高。其中宋建隆年间(962年前后)节度使钱亿,建中靖国、崇宁年间(1101-1106)鄞令龚行修,宋南渡后(1130年左右)当地富民周四耆者,明嘉靖十五年(1536)县令沈继美等,都因上游沙涨、水不入渠等原因加高堰体;清咸丰七年(1857)知县段光清,在堰口置立石板,石板之间用方石柱固之。唐堰以后,先后共加高 0.75 米,这就是现在我们看到的堰顶这一级,但后加之堰向上游移动了1.63米。从今所见,堰长113.6米,其中溢流段107米,面宽3.3米,上面覆盖大条石152块。堰顶有度步石35块,长短不等。上游面覆盖挡水石板105块,宽度不等,两块石板间用方石柱固定。下游堰面至第二级台阶高0.75米,第二台阶面宽1.63米。

它山堰考疑。我对目前传说较广、影响较大,有的已列入《备览》记述的几个重大问题,进行释疑。如下:

其一,堰的高度问题。这是一桩历史疑案。因为魏岘的《备览》没有提供堰高的具体尺寸,只说上下各三十六级,所以引起后人的各种推断。对堰的最大高度后人至少有四种说法:27米说、8米左右说、3.2-4.4米说、5米左右说。

27米说。见于《中国的坝工建设》论文和一些高等学校《中国水利史讲义》中。最早对27米说提出异议的是宁波叶仲龙先生发表在1981年《中国水利》上的《浙东水利史考》。其后于1982年,在四川都江堰召开的中国水利学会水利史研究会成立暨学术讨论会上,宁波两位代表的论文中都对它山堰27米高度提出疑问。因为唐堰的堰高程是2.4米,现今的堰顶高程是3.05米,如果堰高度是27米,堰底高程应该在负24米左右。一条山间河道刚进入平原的地方,江底高程负24米,这是不可能的。我们查找各种资料,都没找到证据,直到1980年代中,我在陪同一些外地专家考察时,介绍上面这一级是经宋、明、清,后人多次加高的,包括堰前石板总共加高了0.75米,这时才想到是否将这后人加的0.75米作为一级,将《备览》记述的上下各36级相乘,答出的27米呢?如果如此,那就可否定27米说,因为这一级不是唐堰,就不是《备览》所指的36级,依据错了,结论自然是错的。

8米左右说。这是叶仲龙先生提出的,他针对27米说的疑点,以唐堰每层石板20-30厘米厚度,作为依据与36级相乘推算。这个算法比27米说较合理,但问题是它山堰是否真的有36 级?

3.2-4.4米说。这是1995年4月,电力部华东勘测设计研究院特探队,用S12高分辨数字地震仪等先进设备,通过地震法勘探数据,即堰体砌石体厚度最高为3.2-4.4米,以此可以认定堰的最大高度4.4米左右。这个高度较为可靠,但也非绝对正确,因为物探受传播体影响较大,仍可能存在一定误差。

5米左右说。这是本人在1995年12月,为它山堰进行保护性维修时,在堰上游帷幕灌浆期间,为检验灌浆效果,请施工队在堰中心前喙部位,布了一个钻孔,经钻孔提供的资料,分析后答出的。应该说要正确了解堰体结构和高度,唯钻探最直观,通过分层所取岩性分析,能提供正确结论。此钻孔显示堰底高程为-1.95米,则堰的高度为5米。但问题又来了,根据钻孔资料分析,此孔并未打入唐堰本体,因为后加堰体已向上游移动了1.6米左右,所以5米说也难于立足。但我们对堰体高度已能认定,即4.4-5米之间。

其二,堰底基础有无桩基问题。堰底基础有无桩基,上面已经说请楚了。但民间有两个传说很广,其中有一个还列入《备览》记载。一是十兄弟抱桩说。说的是王元暐在打基础桩时多次失败,无法打下去,后民工中有人结拜十兄弟,抱桩从身上打下去,用热血固桩才得成功。此传说已历近千年,过去鄞西一带几乎家喻户晓,它山庙还塑了十兄弟像。其实这是一个神话附会,基底没有桩。事实上在当时条件下,要在山溪河床中打松木桩是不可能的,松桩一触及河床中的大卵石、孤石是打不下去的。二是梅梁奠基说。这又是一个神奇的传说,《备览》有记。说的是汉梅子真隐于大梅山,将山中一棵大梅树断而为二,其上段为绍兴禹庙之梁,张僧繇画龙于上,风雨夜常飞入鉴湖与蛟斗,人见梁上蘋草淋漓,始骇异,乃以铁索锁之。其下段乃它山堰梅梁,其大逾抱,半没沙中不知其长短,横枕堰址,似龙昂首擎堰,暴流冲击岿然不动,数千年不朽,潮过则见。其脊有草一丛生于上,四时常青,或有刀而误伤者,流水如血。传说神奇。大梅山在鄞州梅岭,当地也有很多传说,但不可信,梅树不是高大乔木,据其说法应该有30米以上之高大,没有的事,只不过又是一个神话附会而已。都江堰也有李冰之子李二郎斩蛟助李冰修都江堰之说,李二郎是谁?就是二郎神杨戬。传说作为一种文化现象是可以的,但作为严谨的科学,就不应该认可。

其三,堰的内部结构问题。文献记载的堰身中空说,有错讹之嫌,巨木不可能承载如此庞大的堰体,S12地震法测定也无此结构,不再详述。

其四,堰体冶铁而灌之问题。这里有三个疑点:一是当时怎么造灌孔?要灌铁水,其孔径应该在10厘米以上,当时没有回旋钻探机,依靠炮钎、锤子打三四米深大孔径灌铁孔,是难以实现的。二是要铁水灌大堰,需多少铁浆?在现场要安装多大冶铁炉?原料是矿石还是废铁?能现场冶炼吗?这些都是不可能的。且S12 震探也未测到如此构造。三是沸铁水温度几千摄氏度,灌入石孔中,巨大的温差,堰体条石非爆裂不可。

二、它山堰渠首配套工程

它山堰主体工程建成后,经历代配套才形成现在完整的水利系统。主要配套工程有:

回沙闸。回沙闸是建筑在它山堰引水河渠上的一座 3 孔闸,距堰约 150 米处,此闸至今尚存四根闸柱,西首第二柱镌有“则水尺”三字及尺度,第三柱有“回沙闸”三字。它山堰至宋朝出现泥沙严重淤积问题。唐时上游山区环境良好,“巨木高森,沿溪平地,竹木蔚然茂密,虽遇暴流湍激,沙土为木根盘固,流下不多,所淤亦少,开掏良易”。(《四明它山水利备览·淘沙》)宋代,尤其是南宋以后,由于山区日益开发,沿溪竹木大量砍伐,“致使浮沙随流而下,淤塞溪流”。其时对泥沙淤积的处理办法有三:一是掏砂,二是补堰增高,三是建回沙闸。回沙闸由知府陈恺建于宋淳祐二年(1242)。是年,因它山堰上游水土流失,溪流改道,水流入江多、入港少。“溪流几断,于是井者汲卤,苦竭泽”。恺先使人疏浚,并亲往视之,曰:“岸之防固未易图,而浚治之繁,其可无简要之策?与其浚于既积,不若遏于未至。水轻清居上,沙重浊居下,宜闸以止水,水平则启,通道如故。沙聚于外则去之易。”(宋·林元晋《回沙闸记》)乃度其地形,建回沙闸于此。建闸后,以掏沙田之岁收雇人掏沙。此后,清淤只需于闸外淤积处清理,省钱、省力,比在原小溪港、光溪、南塘河长达数里的清淤易多矣!回沙闸的回沙原理,是符合现代水力学、泥沙动力学原理的。

官塘及光溪桥。官塘在光溪河上,在它山堰下游1000米左右,为一角尺形节制堰坝,是用大条石砌筑能溢洪的石塘,俗称官池墩。其左侧连接光溪桥,塘长南北走向80米左右,西东走向接光溪桥段约 30 米,全长约110米,面宽3.5米。建于明嘉靖三年(1524),民国10年(1921)重修。樟溪上游来水,正常流量出光溪桥,洪水时能漫塘顶而过。官塘的功能及科技含量不逊于它山本堰。其功能有四:其一,它山堰建成后,因堰上淤塞,后人作了多次加高,至明嘉靖十五年(1536),它山堰实际堰顶,比原唐堰已加高了0.75米。这既违反了“深淘滩、低作堰”的溪河引水原则,而且破坏了王元暐筑它山堰时,三七分水的规制,因而加重了下游鄞西平原洪水灾害。明嘉靖三年,筹建官塘工程时,为提高它山本堰排洪能力,恢复三七分水功能,确定塘顶高程高于它山堰顶尺余,洪水时加上塘前洪水壅高,能加大它山本堰的排洪量。其二,此时它山堰主流已经改道,主溪水流已经从北山古港,入光溪进入南塘河和小溪港,回沙闸功能已废。樟溪上游下来的砂卵石,直入光溪、小溪港、南塘河,淤塞溪河。官塘建成后,将来沙拦于塘上易于清理。其三,官塘建成角尺形,自南北向弯向北东向,与光溪挢连接。其作用有二:一是将主流导向北边,提高小溪港引水能力。小溪港是它山堰下游第一条引向鄞西灌区的引水河渠;二是角尺形东西段长近30米塘体,保护了光溪桥南桥基的安全。其四,通过官塘、光溪桥沟通南北交通。官塘、光溪桥,历经约500年,每年要经受数次洪水溢流,塘顶过水超4米的大洪水经常发生,但官塘、光溪桥却岿然不动,这又是一个奇迹。可惜此塘与鄞江廊桥在20世纪80年代被拆,使生态和渠首水道遭到严重破坏。

洪水湾塘。洪水湾塘在镇东,官塘以下里许。是鄞江道一条支流,上接光溪,是它山堰重要配套工程。此地地势险要,外泄江潮内攻塘,为阻隔江、河之巨防。宋淳祐三年(1243)秋,连经大风浪冲坏江堤,溪流走泄。光溪人魏岘“闻于府黄大卿,并委筑治”,筑成一条堤高二丈、阔一丈二尺、长十二丈的堤坝。宝祐中(1255左右),知府吴潜就其地置三坝,一濒江、一濒河、一介其中。后中外二坝毁垫于江中,只存濒河一坝。当时筑坝目的只为阻隔江河,构筑简单,但往往因洪水过坝而冲毁。后历经改建,特别是清乾隆四十一年(1776)、咸丰七年(1857)和民国 13 年(1924)重修增筑。改建后的塘体与它山堰、官塘一样,为巨型条石砌筑的重力坝,分二级,塘顶可溢洪过水,具二级消能的溢流功能,其功能也从单一阻咸引流,到能起二次分洪的作用。洪水湾塘分大塘、小塘两条。大塘旧长105.6米,1924 年重修后为320米(现在大部分已成为固岸堤防),小塘长10余米。其功能原理是:当它山堰泄洪后余水到洪水湾时,因受回澜沙墩的阻挡,溪道从原来近80米,在这里狭缩至不到20米,水位骤然抬高,大量洪水从大塘溢出。余水从回澜桥回流至小塘处,再分流一次。这样通过它山堰泄洪、洪水湾两次分洪后,进入南塘河的水已较少了,可减轻平原的洪涝压力。1987年,上游官塘拆除后生态、渠首系统遭到破坏。为减轻下游平原洪水压力,县政府决定拆除洪水湾塘,在原址兴建多功能排洪枢纽工程(尚保留一段,供后人凭吊)。枢纽工程由五孔排洪闸、活动节制闸(起到官塘的部分功能)、多功能三通闸等组成。又对它山堰进行上下游加固改造,整治上下游河道,拓宽小岩山段鄞江主流江道。这次它山堰整治改造,是建堰以来最重大的一次整治和配套。通过这次整修治理,千年它山堰更加牢固安全,并堤高了行泄洪能力。

三、灌区配套工程

它山堰为河渠引水,输水干渠南塘河,布局于鄞江北岸,与鄞江、奉化江大体成平行状态。它山堰引入南塘河的水,由南北向支流脉络般覆盖鄞西平原。向南塘河引水的南北向支渠,自上游至下游为:小溪港、里龙港、野猫洞港、王子汇港、照天港、西洋港、风棚碶河、车河耷河、段塘河等,沟通中塘河、西塘河,又经纵横支流脉络式荫罩鄞西平原24万亩农田。另一路经南塘河输水,由南门入城蓄潴日、月两湖,再经城区河网连通城市各居民点,供居民用水和舟航,作为明州城主要供水源,促进了明州城市的发展。

南塘河作为引水干渠,又与鄞江、奉化江平行,为灌区和市政配套了大量江河工程。

置三碶。这是灌区最早配套工程。王元暐筑它山堰后,虽有三七分水规制,但又虑及暴流无所泄,遂沿江建三碣,即乌金、积渎、行春三碶。三碶碶底较高,略低于河道常水位,用木板闸门分层控制,涝则酾暴流出江,旱则取淡潮而入河,平时则为江河之积。“耆老谓侯:自堰口放三瓢(俗称木鹅),听其所至而立焉”。“三碶皆随地之宜而为之节耳”。其中乌金碶久废,于宋嘉定十四年(1221)重建,1949 年后改建。积渎碶已废。行春碶2006易地重建,规模扩大。乌金又称上水碶,距堰7.5公里。积渎碶也称下水碶,在上水碶以下1.5公里。行春碶一名石碶,距堰18 公里。

风棚碶。宋熙宁中(1074年左右),知县虞大宁于北渡村附近建风棚碶。此碶介于积渎、行春二碶之间,地势低下。外可引奉化江南来之淡水,内可泄它山西来之暴洪,旱涝有备,是当时南塘河、奉化江间,功能、效益最好之水闸。历史上发挥过很好作用,新中国成立后移址重建,皎口水库建成前,一直在发挥排涝纳淡作用。

狗颈塘。在今石碶街道北渡村东,距堰14公里。此塘为分隔南塘河与奉化江之间的堤防,因形如狗颈而得名,其地险要,江、河相隔间距很窄,外受江潮之冲,内障大川之流,洪水时塘易决,江河夺流。清康熙十年(1671),县令朱士杰修建,与洋河、沈公两石塘连接。新中国成立后经多次加固,塘体在南塘河与奉化江沿岸用大条石护塘,工艺精致牢固。

它山堰下游历经配套,至清末民初,自上至下已有兰浦堰、章家堰、唐家堰、杨木堰、小张堰、芝兰堰、澄浪堰等坝、塘、堰、碶,总称九碶十八堰。塘是挡奉化江潮浪的。堰、坝除挡潮浪外,尚能溢洪,其中坝又能拽船,沟通内河与奉化江之间的船舶往来。新中国成立后,将原来的堰、坝改建成水闸,更利于调控。其后又陆续新建了水菱池、屠家耷、段塘等水闸,并将历代修建的塘、堰、坝、碶连成一体,形成闭合区,建成完整的防护区。20世纪70 年代,樟溪上游建成皎口大型水库,21世纪初又建成周公宅大型水库及溪下中型水库,使鄞西平原的原它山堰灌区,形成上蓄、中行、下泄,可灌、可防,旱涝保收、功能完善的灌区,并大大提高了鄞西村镇及宁波市区的供水和防洪能力。

它山堰灌溉系统水利工程分布示意图 邱志荣摄

四、它山堰与宁波城市水利

宁波(鄮、明州、鄞)的开拓发展史,从某种意义上说就是一部水利史。其市因水而立、因水而发展、因水而繁荣。可以这么说,宁波早期的发展,水利其功居半。明州治为什么在唐长庆元年(821)移治三江口?原因是鄞江其地卑狭,没有更大发展前途。但选址在三江口,其主要原因就是,三江口有良好水环境,宜于州治的开拓。

当时所称的三江口,即现在海曙城区一部分,北临姚江,南东为奉化江,两江归入甬江出海。这里至少有四大水利优势:其一,在防御方面,北东南有三江隔峙,西有宽阔的北斗河。古代防卫靠城池,城就是城墙,池就是护城河,在冷兵器时代有坚固的城池,就能使城市易守难攻固若金汤。其二,三江宽阔,上游流域面积虽大,但行洪排泄条件好。其三,三江既通内陆又通海,内陆河网密布,水上航运便捷。奉化江及其支流可通西坞、奉化等池。姚江水道更通吴越。其四,也是最重要的,就是有丰富水资源可供城区利用。供水源是宁波立市发展的命脉。当时城区有两大水源:一是广德湖经中塘河,由西水门入城;二是它山堰引水,经南塘河由南水门入城。两路水入城后,蓄瀦日、月二湖,再经城区河网连接各居民点。有如此好的水环境,所以其地迅速繁荣发展。宋政和七年(1117)楼异废广德湖后,宁波供水水源就独赖于它山堰引水。楼异废广德湖是历史的失策,但他也考虑过,因为广德湖废后有它山堰可以替代。否则,为什么不废东钱湖呢?因为东钱湖没有任何 可替代的工程。江东、江北地区没有这个条件优越,所以开发相对滞后。

五、它山堰与浙东运河的渊源

它山堰筑在鄞江上游,流域面积广,引水量丰富。下游在三江口与姚江汇合经甬江出东海。当时鄞西灌区及宁波城区有两大水源,即广德湖与它山堰引水。其地南东为奉化江(鄞江),北临姚江。姚江是浙东运河一段,水道宽阔,水量丰富,广德湖是姚江主要补水源之一。宋·曾巩《广德湖记》有记:“盖湖之大五十里,而在鄞之西十二里,其源出于四明山,而引其北为漕渠,泄其东北入江(姚江)……舟之通越者,皆由此湖。”可知其水可引入姚江,补充水源,以利航运。舟可通越,说明姚江水道直通绍兴,并经浙东运河沟通京杭运河。浙东运河经甬江出海,通沿海各省,宋时更远及高丽、日本。所以宋朝在宁波建有来远局接待国外使者,再经浙东运河、隋唐运河去汴京。广德湖、它山堰都建成于唐,先后只相差 60 年,又属同一灌区,共同承担灌溉及宁波城区供水。水源相互补充调节。宋政和八年(1118),楼异废广德湖后,鄞西灌区及城市供水就由它山堰独立承担。古代运输主要靠水运,当时鄞西河网航运繁忙,沟通城乡之间航运往来,河道水源主要靠它山堰引水补充,保障内河航运。内河船舶可经杨木坝、小张堰坝、澄浪坝、大西坝等船坝进入奉化江、姚江与浙东运河、大运河沟通,航行于大江南北。沿海各地,航运非常便捷。

六、它山堰与它山堰灌区

它山堰灌区经历代不断配套,已形成一个完善的灌区。这个灌区在不同时期有不同称呼。早期曾称广德湖灌区、它山堰灌区、西七乡灌区。新中国成立后称鄞西灌区。称呼虽不同,但指的是同一个区域,即北至姚江,南至鄞江、奉化江,东至市区三江口,这一三江夹峙的区域,平原总面积约 250 平方公里(不包括城区),即现在所称的鄞西平原。其灌区面积随着历史演进有所不同,早期因平原沼泽、湿地未充分开发,它山堰建成初期与广德湖共灌田400顷。以后随着湿地开发、平原人口聚居,至大中时增至800顷。宋时溉田2000顷,以元延祐间鄞县土地4373顷计算,占全县耕田一半。政和七年,废广德湖后,又得田800顷,灌区面积达2800顷。此后失去广德湖后,就只能独赖于它山堰引水灌溉。以后直至新中国成立初,灌区面积一直稳定在25万亩左右。

它山堰兴建在唐代,当时四明山区树木繁盛,植被良好,溪道径流量大且均衡。它山堰以上,流域面积348平方公里,溪床深邃,来水量丰富,水中含沙量少。经考证,当时的溪道流量应在15—20立方米每秒之间。宋以后山区开发,溪道径流虽有减少,但也应在15立方米每秒左右。根据测算,现在农业用水量1个流量能灌1万亩左右农田(包括沿途居民用水),当时农业用水量少(单季或间作),产量300~500斤,现在亩产1000斤以上,当时人口又少,每个流量应该可灌1.5万亩以上。加上鄞西河网自身蓄水,庄家溪等沿山溪流补源,所以广德湖废后近千年间,它山堰能独承鄞西平原灌溉和城市的供水任务。但这是在正常年份径流条件下,遇上干旱少雨年就会出现灾害,所以广德湖废后,鄮西竹枝词有“却恨宣和楼太守,屡教西土失丰年”之叹。

七、它山堰与都江堰、郑国渠、灵渠的异同比较

今人多将它山堰与都江堰、郑国渠、灵渠称为中国古代四大水利工程。大家知道,都江渠、郑国渠、灵渠,都兴建在先秦或秦始皇时期。而且是倾国家之力兴建的。都江堰在四川灌县(今都江堰市),兴建于秦昭王五十一年至五十六年(公元前256至前251年间),距今已有2270多年历史,创建人是蜀守李冰,灌溉面积265万亩,现在已扩大至1200多万亩。郑国渠在今陕西省泾阳县王桥乡,兴建于秦始皇元年(公元前246年),距今已有2260多年,灌溉面积75.7万亩,今已扩大至135.5万亩。灵渠位于广西兴安县境内,始建于秦始皇二十八年(公元前219年),由秦将史禄承建,距今2238年,沟通了长江、珠江两大水系。此渠是秦始皇为征服岭南运军需辎重而开,主要功能是漕运。三大工程为秦富国强兵、一统天下立下大功。三大工程兴建都早于它山堰上千年。它山堰是地方工程,规模中等,灌溉面积大大少于都江堰、郑国渠两大引水工程。

它山堰文物碑 邱志荣摄

它山堰之所以能与它们媲美,在于工程的科技含量。上面已有专述,本节讲的是与三大工程异同之比较。其中,灵渠以漕运为主,灌溉面积较少,所以本文重点是都江堰、郑国渠、它山堰之间的比较。如下:

(一)地理环境与工程特色

都江堰位于四川盆地的成都平原,为国家大型水利工程,以灌溉为主要目的,灌区面积大。郑国渠位于黄河中游汉文化区的泾渭平原,也是国家大型灌溉工程,它的特点是淤灌、洗碱、改土、肥田。两个工程都修建于我国封建时代早期,都地处内陆平原地区,在稳定的自然环境中发展。它山堰处在浙东越文化区,修建于我国封建时代中期,为地方工程,规模中等。因地临东海,特点是阻咸、蓄淡引水。功能为灌溉、城市供水、航运。

水利是人类向自然斗争的最早举措之一。它山堰、都江堰、郑国渠都是引水灌溉工程,在水利工程分类上,属同一类型。但因地理环境不同,工程设置与功能也有差异。都江堰与郑国渠都是无坝引水,即河流中无壅水建筑物。它山堰是有坝引水,其功能不但是引水,而且要阻断鄞江潮汐江道上溯的咸汐。与郑国渠相比,因盐碱的成因不同,故解决的方法也不同。郑国渠采用淤灌方法,利用泾河的水、沙且灌且淤改良咸性土壤。它山堰采用筑大堰,蓄淡拒咸的方法,这就体现了工程的各自特色。在功能上,初创期的都江堰、郑国渠都是引水灌溉。它山堰除解决鄞西平原灌溉外,另一重要功能是阻咸,并解决当时明州城(即今宁波市区)开发的供水,促进城市发展、繁荣。承担平原河网通航,沟通城乡、乡村之间航运往来,这又具备了灵渠的功能。

关于防洪问题,对于引水工程来说,防洪不是主要任务,只是为了自身工程安全的保障,并为减轻下游,因建引水工程而加重的洪水压力,所采取的减洪措施。所以在工程兴建时的规划中,对上游来的洪水进行分成排泄,如都江堰内外江的四六分水,它山堰的三七分水,灵渠的大小天平分水等。

(二)渠首工程结构

渠首工程指引水口附近各项配套工程,是经历代逐渐配套完善的。

1. 都江堰

筑在岷江由山谷河道进入冲积平原的地方,属无坝引水。由分水鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口与离堆等组成。20 世纪 70 年代,在渠首外江,建成外江闸,改变了 2000 多年来,内外江用杩槎调流的方式。分述如下:

分水鱼嘴。这是都江堰主体工程。它将岷江分成内外两江,“分四六,平潦旱”,起着控制水量的作用。不仅能分流分沙,而且具有一定程度的自适应性,能按不同季节的来水和用水情况自动改变分流比,以适应灌溉、防洪需要。鱼嘴是一条分水堤,也称堰。当初是用竹笼卵石堆垒而成。竹笼卵石无胶结材料连成整体,所以易受洪水冲毁,需经常维护。直到近代水泥等胶结材料出现后,才于1936年,改用条石浆砌的新鱼嘴。

飞沙堰。唐时称“侍郎堰”,距鱼嘴670米,堰身沿内江水流长240米,比内江河床高2米的旁侧流堰,堰身古代用竹笼卵石垒砌,明代堰面砌龟背海漫石三层,清末用竹笼纵横垒砌,其间贯以梅花桩,清代曾砌以巨石、涂以油灰,次年即被洪水冲毁。今日飞沙堰,采用浆砌大卵石护面,堰面沿水流方向长 120 米。飞沙堰作用,一是溢流泄洪,二是排沙。

宝瓶口与离堆。宝瓶口在玉垒山与离堆之间,是人工凿开玉垒山嘴而形成的一个梯形引水口。离堆是宝瓶口右侧的一个大岩堆,与宝瓶口平行,侧面垂直于内江来水,距上游鱼嘴1020米。其作用有二:一是引水供下游灌溉,漂木,供水。二是与飞沙堰、人字堤联合运用,有限制内江洪水过多进入成都平原的作用。

外江闸。这是 20 世纪 70 年代新建工程。都江堰因为无坝引水,靠鱼嘴分水引流,遇枯水、少水季节常引不足需要水量,所以要靠外江口临时下杩槎,调节增加入内江之水。但洪水时杩槎易被冲毁,洪水退后又要重下,而下杩槎工程又十分繁重,所以用现代科学技术,修建一座节制分水闸是十分必要的。外江闸全长 104.4 米,分 8 孔。建成后,改善了分流、分沙、漂木条件。而最重要的是方便了内外江灌区水量的调控,使内江每年多引10 多亿立方米水量。

从上述都江堰的渠首设置来看,其功能与它山堰有大同之处,但设置方式不同。都江堰引水、泄洪由鱼嘴、飞沙堰和外江闸分头承担。它山堰则将阻咸、泄洪、引水集于一身。洪水湾塘与现代的枢纽工程只承担二次分洪任务,回沙闸与官塘都是为它山本堰服务的配套工程。而最重要的是,它山堰条石砌的重力坝,能立千年而不毁,而鱼嘴、飞沙堰却屡修屡圮,它山堰的建筑结构大胜一筹。

2.郑国渠

无坝引水,渠首自中山西邸瓠口土岸上开口引水,渠口有两处,一处距今泾惠渠进水闸约 4850 米,另一处在其下游 100 米处。引泾渠口的使用期,只有 150 年左右,最长也只有 200 年左右。西汉太始二年(前 95)赵中大夫白公已将渠口上移 2700 多步(约 1200 米),另建白渠也是无坝引洪灌溉渠道,此渠晚郑国渠 151 年。因河道刷深引不上水,渠口继续向上移动。唐代引泾渠道称郑白渠,渠口约在汉代白渠与宋代丰利渠之间,渠首已建有大坝,可抬高水位引水,称“将军翣”,是一座拦河石砌坝。渠首还设一座 6 孔闸门,称为“洪门”,形成一个完整的低坝引水枢纽,所以能发挥长久的效益。其后历代都有维修,现在的泾惠渠灌区,是 20 世纪 30 年代初李仪祉先生创建的。工程比较如下:

郑国渠的渠首引水口较为简单,土岸上开口引洪,因无坝引水,随着河道刷深,引水口不得不往上游移,维持时间只有 150~200 年,唐代郑白渠筑坝后才得以持久。

渠道及下游配套工程。都江堰、郑国渠、它山堰,下游灌区配套工程各有不同。郑国渠为渠道引水,自流灌溉,工程最巨。都江堰与它山堰为河渠引水,入灌区后再提水灌田,但它山堰地处沿海,江、河配套工程复杂,工程内容繁多,是内地工程所不具备的。

郑国渠干渠自西引泾水,到东注洛水,长 300 余公里。建在二级阶地最高线上,灌排分开,保证了灌区最大的自流灌溉面积。干渠与沿途河道交会时分别采用“绝”“注”“合”等技术措施解决。但两条河道相互横穿只有平交和立交两种可能。《水经注》记载的郑国渠“绝”诸水,好像是与诸水平交,如不建闸是难以做到的。从考古和记载都未发现秦代有这样的灌溉闸门。当时或已采取了原始的立交技术,即“飞渠”技术,在河上架渡漕过河。郑国渠支渠布置不清楚,灌溉方式为引洪淤灌。汉代白渠上游段与郑国渠为同一线,郑国渠南有两条支渠。唐代郑白渠分三条支渠,即太白、中白和南白,故也称三白渠。宝历元年(825)陵县令刘仁师,在中白渠上修筑彭城堰,堰下修中南、高望、偶南三条支渠,合称彭城四渠。彭城堰可分水、配水。三白渠灌区共设斗门一百多座,制定了严格的管理制度。以后无大变化。所以说,郑国渠是配套最完善的自流灌区。

都江堰由河渠引水,老灌区原有干渠 8 条,内江宝瓶口以下有走马河、柏条河和蒲阳河三条干渠,外江左岸有江安河、杨柳河两条干渠,右岸有沙沟河、黑石河、羊马河三条干渠。新中国成立前渠系紊乱,工程简陋,分水口都没有控制建筑物,不能有计划用水。新中国成立后随着工农业生产发展,灌溉面积扩大,城市工业和生活用水不断增加,原来渠首和渠系布置,已经不适应发展需要。因此在渠首工程改建外,对内外江干渠也作了调整。在河渠分水口,修建控制建筑物,对紊乱的渠系重新作了调整。但灌溉形式没有变化,与它山堰一样仍然是由河网输水,提水工具提水灌溉。

几千年过去了,这些古代工程,经后人不断维修、配套、调整、完善,仍在发挥着兴利作用,不愧被称为古代四大水利工程。现在它山堰的蓄水、供水作用虽被皎口水库、周公宅水库所替代,但其阻咸、引流、泄洪功能无法替代,它仍然在默默地为宁波人民奉献着。

它山堰 戴秀丽摄

本文来源:邱志荣主编《中国鉴湖》第七辑,中国文史出版社,2020年版

图片由绍兴市鉴湖研究会提供

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编辑:杨伊帆

审核:戴秀丽

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