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两千多年前的工程师们,怎样创下一个不输长城的奇迹?

艺旅文化 栗子 艺旅文化
2024-09-13

“不到长城非好汉”,世无其二的万里长城何其伟大,何者能与之比肩?


然而,在祖国的南部边疆,偏偏有着一处与长城同样古老、同样伟大、同样万世不朽的存在——灵渠


灵渠 图源:摄图网

北有长城,南有灵渠”。长城在今时今日已失去了实际功用,而两千两百多年前的灵渠还在造福万千人民,这不能不说是一个奇迹。



这个奇迹的源头,是秦朝先民高超智慧催生出的精妙设计艺术与精湛建造技术

两岸倚风自笑的,是片片船帆载来的熙熙攘攘与涛涛河水育出的良田沃土

它的归宿则是同其他奇迹一样,成为人们心中永不磨灭的印记。



印记之上,翦伯赞先生曾咏:“凿通五岭奠南疆,楚粤秦吴一苇航。如此丰功看不见,史家偏喜说阿房。

走近灵渠,看丰功千载,览智慧无穷!



南筑坚城更远图


“秦王扫六合,虎视何雄哉!”公元前221年,秦始皇统一中原,分天下为三十六郡。

秦灭六国图 图源:陕西历史博物馆

中原放不下这位震古烁金的帝王的宏图,他的征途是横扫天下,于是奇异的岭南大地进入了他的视线。

岭南地区范围 图源:广州市林业和园林局

《淮南子》中说秦始皇:“……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……以与越人战。”将南征百越的原因说成对珍宝的惦念,未免小看了“祖龙”的雄心。

春秋战国时百越之地与中原的政治、经济、文化联系就在逐步加强,将岭南纳入中国版图,更多来说是一个“战略”决策

方连纹铜镜 战国 图源:桂林博物馆

但这个战略却遭遇了巨大的阻碍岭南的百越民族对秦军展开了奋力抵抗,他们对岭南的地形十分熟悉,能够以逸待劳,突然出击,而秦军因长久作战疲惫不堪,被打得措手不及。

在战争的初期阶段,秦军也取得了一定战果,但却付出了十分惨重的代价。更为致命的是,岭南崎岖的山路造成了粮饷转运困难,形势愈发危急



秦始皇很快认识到改变战况的关键,公元前218年(此时间及灵渠建成时间均存在争议),他命监禄(姓氏未载,后人以史禄称之)开凿一条人工运河便于转运粮饷。


史禄可谓是临危受命,身上背负的压力可想而知。但他的心理素质想来是极好的,很快有条不紊地行动起来。

开凿运河的第一步是确定其走向和位置,既要便于运输粮饷,又要能够以最小的代价和最快的速度完成施工。详细勘察后,史禄最终将运河地址选定在今桂林市兴安县境内


兴安灵渠鹊桥 图源:摄图网

兴安县城位于五岭之中的都庞岭和越城岭之间被称为“湘桂走廊”的地方,自古以来就是南北交通的要冲,其地形为东南和西北高,中间低。


东南部纵横都庞岭的海洋山系,是湘江的发源地,湘江往北流入湖南,注入洞庭湖后联通长江。西北部耸立着雄伟的越城岭山脉,主峰猫儿峰发源了漓江,漓江向东南并入西江后最后注入珠江



湘江北去,漓江南流,为运河的修建提供了优越的自然条件。

漓江 图源:摄图网

两河相距最近的地方约1.5公里,在高塘村附近,史禄却没有选择在此筑坝修渠,而是距离高塘村的湘江上游约3公里的分水塘处建设灵渠渠首工程,这是何原因?


原来在相距最近的地方筑坝,漓江支流始安水与湘江水平高差有5米之大,需在湘江筑一道5米以上高的拦河大坝。这在当时的人力、物力、技术条件下,是极为艰难的。上游地区两河水平差只有1.5米,筑坝就相对容易得多。



灵渠的选址历来为人称道,我国资深水利专家郑连第先生曾说:“这个选址是最佳的选址,我们哪怕用现代的仪器来测量,也是选择这里最合适。”古人的智慧不禁让人拍手叫绝。


确定地址后,便进入了紧张的施工阶段。到公元前214年,灵渠终于完工,沟通了湘江和漓江,连接起长江水系和珠江水系,大批的军需物资运入岭南。也就是在这一年,秦始皇完成了统一岭南的大业



秦始皇在岭南设置桂林、象郡、南海三个郡,向中国版图的完整迈出了极为重要的一步。



铧嘴劈湘分半壁


《桂海虞衡志》载:“治水巧妙,无如灵渠者”。建造灵渠之时,虽时间紧迫,但修建者还是进行了精心设计,这成为其历两千多年不衰的主要原因之一。


灵渠可分为主体工程和附属工程两大部分。主体工程由铧嘴、天平坝、南北二渠、秦堤、泄水天平组成,附属设施包括陡门、堰坝、桥梁、水涵等。



各个部分之间进行有机结合,各自发挥功能,形成了一个具有高度科技含量的完整工程体系,日日夜夜践行自己的使命。


天平坝、铧嘴、南北二渠、泄水天平四者集中体现了灵渠高明的设计艺术和高度的科技含量


灵渠渠首鸟瞰图 

天平坝是建在湘江上游分水塘中的一座人字形拦河坝。斜向北渠较长的一段称为“大天平”,斜向南渠较短的一段称为“小天平”。


大小天平能平衡、调节和分配水量,因此有天平之称,主要有三个作用:一是壅高水位,减少工程开凿量;二是拦蓄河水,在水量不大的时候,最大限度地增加通航时间;三是在洪水期间,让超出南渠和北渠排泄能力的河水漫过坝顶,泄入湘江故道,保证水渠的安全


灵渠小天平近景,汛期水流正越过堤坝流入湘江故道 

人字形的大坝设计,极为符合力学原理,溢过大小天平的两股水流,在天平下游河中间形成对冲,消解水流冲击,从而减少了水流对下游河道的淘刷和对河岸的破坏。

此外,人字坝总长474米,比所在的分水塘河面270米宽204米,大大增加了泄水面,可以更好地保护大坝的安全。

铧嘴 

铧嘴是人字坝顶端向海洋河江心延伸的一道石堤,前锐后钝,形如犁铧,故称“铧嘴”。

它依托于大小天平,同时也是大小天平的“保护神”,洪水通过铧嘴向两侧分流,就能有效减轻洪水对大小天平的冲击力。


灵渠分水坝卫星图 

铧嘴还能做到“三七分水”。湘江上游海洋河的来水在铧嘴的分流和大小天平的溢水作用下,可以基本保持百分之七十的水量随北渠流入湘江,百分之三十的水量随南渠进入漓江,俗称“三分漓水七分湘”。


南渠是引湘江之水入漓江的一条渠道,全长33.15公里。其中的第一段全部是巨石筑造或开山而成的人工天河,施工之艰巨不难想象。

南渠 

南渠的越城峤开山凿渠工程之浩大,更是超越了都江堰的宝瓶口,开石量是其二倍之多。


都江堰 图源:摄图网

北渠长度仅为南渠的十分之一,但同样是古人的“炫技”之作。大小天平截断了湘江,如果没有北渠,漓江来的船只只能绕行南渠,但又会为拦河大坝所阻,湘江来的船也是如此。有了北渠,船只就能上行到拦河大坝前部。



建在南北二渠上的泄水天平,能够补大小天平之不足。如果遇到南渠或北渠来水太多的情况,泄水天平可以二次泄洪,从而保持水位在安全高度内,使兴安免于水患之祸。


泄水天平 

此外,南北二渠上用于壅高水位、蓄水通航、具有船闸作用的陡门也是古人的智慧结晶,被世界大坝委员会的专家公认为“世界船闸之父”


南陡 

泱泱灵渠水,永记那些伟大设计师的功勋!


灵渠奇迹两千载


灵渠之所以能创造奇迹,除了独到的设计外,也离不开精妙的施工。通过使用与运河工程极为契合的材料和独出心裁的施工技术,造就了上佳的工程质量。


石、铁、木的选用体现出施工者对材料的精准把握。


图源:2023《灵渠》宣传片

水流冲击大的部位,施工者使用了大块岩石进行砌筑,尤其是铧堤和铧嘴,以及秦堤的单薄断面处等,均用巨石叠砌而成,以提高构筑物的抗冲击能力。


大小天平的临水面大块岩石都是用铸铁件连接起来的。铁件强度高,水下耐腐蚀性也好,而且大小、形状均可根据实际需要进行铸造,十分方便。



大坝能够屹立千年,则主要得益于松木。松木含有丰富的松脂,而松脂能很好地防止地下水和细菌的腐蚀,有“水浸松木千年在”的美誉。


将松木纵横交错地夯实后插放在坝底,四周铺上用铸铁件铆住的巨型条石,使之成为整体。再用竖的石板并排垒成滚水坝的上部,既能增强对冲刷的抗击力,当石板出现缝隙时流水带来的细沙还能随时给坝体灌浆,变得更加牢固。



灵渠的建造者与后来的维护者们采用的施工妙法,绝对是让人叹为观止的存在。


灵渠工程使用了大量岩石,在那个没有炸药的年代,古人是如何采石、碎石的呢?答案就是“燎石以攻”。



“燎石以攻”是先用火焚烧岩石,等岩石变得滚烫,马上泼冷水或盐水,岩石在热胀冷缩的作用下就会裂成碎块。

除了采石、碎石,渠道的开挖和航道的疏浚,也都采用了这个好办法,大大加快了开凿速度。



施工者对热胀冷缩的应用不止于此,他们还充分利用了铁的热胀冷缩特性

在用铸铁件铆住大块岩石时,施工者在铸铁件温热的时候将其放入槽穴里,等铸铁件冷却下来后,就会进一步拉紧大块岩石之间的连接


对于碎石的使用,施工者也进行了巧思,在筑坝时使用“竹笼堆石”。

施工者使用岭南盛产的竹木编织成竹笼,将石头紧紧叠放在竹笼里。用竹笼石围堰坝,把水流阻拦在上游,大小天平的砌筑就容易多了。



后来清朝大修灵渠时,使用了“龟背形”砌石方法。将天平原来的大块石料的平砌,改为“龟背形” 砌,就是让块石像龟背一样错落相间,块石相互制约,变得更加稳固。


清代大修灵渠还应用了 “鱼鳞石”。大小天平的堤坝堰面,用长条岩石直向竖立,像鱼鳞一样排列,所以称为“鱼鳞石”。

图源:2023《灵渠》宣传片

“鱼鳞石”不仅有提高堰面抗冲刷能力的作用,河水带来的泥沙,在经过“鱼鳞石”时,会落入它们之间的缝隙,“鱼鳞石”就会愈加紧密。


图源:2023《灵渠》宣传片

在材料和工具都比较简陋的古代,施工者不断穷尽自己的智慧,使灵渠跨越两千多年时光仍能同我们相遇。灵渠之伟大来自背后设计师们、工程师们集体的伟大



帆樯相错往来长


灵渠立在兴安县内,更立在万千人心中。


因秦朝军事运输需要而生的灵渠,也成为之后各朝军事运输的要道,但真正让灵渠立在代代人心中的是它沟通南北,造福了一方人民


八仙坪出土的唐代滑石人俑
灵渠除了是古代的“水上高速公路”,还是一项水利灌溉工程。它流经处,便能看到肥沃的高产良田。


灵渠对岭南农业的贡献还不止于此。沿灵渠南下的北方人把中原的铁制工具、陶器、耕牛、农作物种子和先进的生产技术都带到了岭南,简直是为其农业发展开启了“加速器”。


兴安县八仙坪出土唐代陶牛 图源:兴安县博物馆
大批北方移民,还带来了先进的手工业制造技术,令广西的手工业也得到了突飞猛进的发展。
汉代时广西有些手工业甚至成为了国内的佼佼者,例如广西以施釉陶瓷和青瓷为代表的制陶业,以贵港罗泊湾出土的26升布和葛布为代表的纺织业等。


秦城遗址出土的陶盂、陶豆
当五岭的阻碍为灵渠消解,随之而来的商业的繁荣。中原的百货可以通达岭南,岭南特有的珍珠、犀角、象牙、玳瑁、果蔬等,也能够经灵渠流入中原。



西汉时期,通向东南亚的海上丝绸之路被打通,而灵渠贯通了湘江—漓江—桂江—西江—北流江—桂门关(陆路)—南流江的水道,成为连接海上丝绸之路的重要纽带

灵渠作为海上丝绸之路的重要枢纽,发挥着中原丝绸、瓷器、茶叶等产品的外销通道作用。同时,由于宋代海上贸易的发达,也促进了桂林陶瓷业的发展
南宋时期兴安的严关窑产量非常大,很有可能就是用于外销。


严关窑微缩场景
清代陈元龙《重建灵渠石堤陡门碑记》中记载:“夫陡河虽小,实三楚两广之咽喉,行师馈粮,以及商贾百货之流通,唯此一水是赖。”十分精要地点出了灵渠的重要性。


兴县境内出土的宋代铜镜
灵渠不仅为岭南的经济注入了活力,还使其赖以长久发展的文化也变得生机勃勃起来。


南下的中原官员,大都积极兴建学校、庙宇,传播儒家文化。如南朝始安郡太守颜延之,为独秀峰命名,成为桂林山水最早的开发者。他在独秀峰南麓开辟的读书岩,是桂林最早的读书岩,给桂林带来读书风气,洒下薪火。


元朝廉访史也儿吉尼为纪念秦监御史禄、汉伏波将军马援、唐桂管观察使李渤、唐桂州防御使鱼孟威“四贤”重建的四贤祠
汉代马援,唐代李靖、张九龄、柳宗元、李商隐,宋代范成大、黄庭坚、张孝祥、刘克庄,明代解缙、严震直、徐霞客,清代鄂尔泰、陈元龙、袁枚……有人留下历史丰功,有人写下诗词文章,岭南的文化底蕴在时光里日益深厚。


灵渠作为海上丝绸之路这条文化之路的一环,还令中外文化在岭南尽情交融,多元发展,造就岭南文化的生生不息。


石马坪古墓群出土的胡人俑
如今的灵渠已不再发挥航运功能,但时代又赋予了它新的使命——为漓江补水


漓江是桂林山水的灵魂,然而它却有着枯水季节水量不足的烦恼。灵渠可从湘江引水,为漓江补水,让漓江拥有更多的美丽。“桂林山水甲天下”,有灵渠的一份功劳在里面啊。


漓江 图源:摄图网
古老的灵渠,在被造福的一代代人口中,会永远唱出年轻的赞歌。


参考文献:
【1】刘建新《灵渠》

【2】广西旅游丛书《灵渠》

【3】刘建新《伟大的中华治水先贤——史禄》

【4】谢永刚、唐中立、马佰玲《灵渠水利工程的治水经济思想研究》

【5】万昌华《兴安灵渠的知识考古》

【6】刁树广《灵渠水利工程技术探索》

【7】灵渠博物院《古法施工》影片

【8】刘建新《重新认识灵渠的历史作用》

【9】廖国一、陈天羽《以灵渠为纽带:古代桂林的对外文化交流及其作用》
【10】赵国华、叶秋菊《秦战争史》



灵渠,引入了千载的人文历史,化入了万年的山水雅韵。走进那山水中去,你将更真实地感受到灵渠的灵魂所在。

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