温州古代水利工程“下陡门”堰闸先进技术考察与研究

单国方 朱翔鹏

（温州市水利局 325000）

1 堰闸出土经过

2010年6月28日，温州市温瑞塘河整治水利工程建设指挥部在山下河贯通河道的开挖中发现了古代水利工程“下陡门”遗址，经史料考证，该古建筑为巨屿陡门，俗称下陡门，始建于南宋，为宋郡守杨简修建，距今约800年。经长达1个月的保护性挖掘，2010年8月3日出土了“下陡门”古闸，经勘测，闸底高程为2.69m，较目前温瑞塘河正常水位还高出70mm；通过对古闸基底面的观察，发现上游坡缓下游坡陡，酷似溢流堰坝，在毫无史料记载前提下，经认真研究分析，我们判断该陡门下部还存在堰坝，“下陡门”很可能是一座完整的溢流堰闸，由挡潮闸和溢流堰坝组成。经通报市文物保护考古所后，引起了文物部门的高度重视，为彻底揭开“下陡门”的神秘面纱，再次组织对水闸基底进行开挖和清理工作。随着挖掘工作再次深入，2010年8月18日，尘封的历史的古迹终于大白于天下，一座规模宏大、技术先进，深埋地下、被历史遗忘的古代水利工程—“下陡门”堰闸完整地呈现在我们面前。

2 考古与发现

溢流堰坝建于基岩上，坝高约3m，除部分基岩裸露坝面外，其余全部采用块石砌筑而成，块石材料为页岩，与杨府山岩石相同，石块摆放平整、错落有致；坝长约20m，坝肩与两岸基岩紧密连接。堰顶高程2.69m，宽约0.85m，采用条石铺筑，兼做闸底，条石上刻闸槽与陡门闸槽贯通；坝坡上缓下陡，上游坝坡中间凿有一凹槽贯通坝顶用于船舶过堰通航，呈倒梯形，槽深0.6m，槽宽约2.0m，闸室部分有明显的后来填堵砌石迹象；闸室下游临两岸为坝坡段，中间部分约7.2m为跌水段，与通航凹槽对接。

陡门建于溢流堰坝上，分5孔，孔高1.8m，每孔净宽2.8m。闸墩长2.6m，厚0.55m，由3根石柱和块石墙体组成，其中，1根石柱布置在上游侧，2根石柱紧挨着分布在下游侧，中间采用浆砌块石墙体连接；下游侧的2根石柱高2.9m，石柱上刻有闸槽贯穿整个石柱，槽宽10cm，槽深5cm，两闸槽间距0.45m，闸顶高程5.6m。闸墩的上下游石柱上都凿有方孔，用于固定斜撑石柱，斜撑石柱呈45°置于基岩上。除3根石柱嵌入坝顶外，闸墩的块石墙体全部在坝面以上砌筑，甚至连边墩也不例外；采用的花岗岩石料全部为砂岩，明显区别于溢流堰使用的石料；排柱浑重稳重，与横系石、石梁紧密固结，受力均匀；石桥桥面上刻有横系齿痕，为桥上行人防滑之用。

经查阅，史料仅对下陡门有记载，而关于溢流堰，却没有只言片语。但是，考古发现的闸墩墙体全部在坝面以上砌筑，贯通堰顶通航凹槽的闸室部分为后来填堵遗迹，综合堰和闸所有石料不同，可以肯定堰和闸是两个不同时期修建的，堰先于陡门；因此，溢流堰修建时间成了一个谜。从水利角度推测，结合古时温瑞塘河正常蓄水要求为保证塘河不干涸，确保塘河航运和温瑞平原农业灌溉用水，溢流堰可能是在两晋时期塘河开凿时同时修建的，否则塘河将干涸，就谈不上塘河航运和温瑞平原农业生产；然而，南宋时为防止潮水倒灌、咸水入河造成农业减产或绝收，在堰坝上再修建陡门用于挡潮，以彻底隔断江河。因此，陡门的修建是水利工程措施完善的一个过程。

3 溢流堰的先进技术研究与分析

溢流堰古时称石硅，建于河口或堤塘上，抬高内河水位用于蓄水；同时为防止水流盛涨，造成内涝或危害堤塘安全，宣泄多余的洪水到外江。溢流堰一般顶部高于河道的正常水位，洪水时可从其上自动溢流。据史料记载，塘河最初于东晋修建海塘和开凿河道而得名，“下陡门”溢流堰可能就是东西向环城的堤塘和南北向奔流的河流垂直相交的产物。

3.1 堰坝选址

温州地处沿海平原，为深层软基，古代尚未掌握桩基技术，具有足够地基承载力是选址首要的地质条件要求。“下陡门”溢流堰位于巨屿山麓，即杨府山东侧山脚下，东西趋向顺山势而建，坝体与两岸和基底裸露基岩紧密结合；据当地老者描述：该堰闸两侧之前分别有两座小山，堰坝坐落于两山之间。可见，古人修建“下陡门”溢流堰主要由岩基来承载堰坝及上部的全部荷载，维持堰体的稳定。同时，在此修堰还可以减少投劳、就地取材，从而节约工程投资，使工程做到安全、经济。

平原地区河网末端修建溢流堰，选址必须具备以下三个地形条件：一是处于河口；二是具有较大的落差；三是众多河流汇流处。古代时，“下陡门”溢流堰上游河道与蒲州横河连接，通过划龙桥河与温瑞塘河干流勾通，据史料记载：明弘治九年（1496年）修建上陡门前，温州东郊仅一座“下陡门”堰闸，山下河、横渎河、洪殿河、龟河、吕浦河等10多条河道汇流后从此堰排出。据当地老者回忆：20世纪五六十年代该堰闸下游还是瓯江，许多船只在此停泊，候潮过堰到内河。因此，可以肯定古人在此选址修建“下陡门”溢流堰完全符合地形条件要求，选址技术达到了现代人的技术水平。

3.2 塘河蓄水与防洪排涝

温瑞塘河位于瓯江以南、飞云江以北的温瑞平原，流域面积740km2，水面面积 22km2，灌溉面积3.21万 hm2，多年平均降雨量1694.8mm，年径流量9.13亿m3。水系河网总长度1178.4km，蓄水容量达6500万m3，古时候还是温州和瑞安之间的主要航道，并通过瓯江、飞云江与周边地区沟通；而且，从古到今该区域都是温州地区主要人居聚集区。因此，维持正常水位和蓄水量、做好防洪排涝调度，是保证农业生产丰收、航运畅通、人民生命财产安全的首要任务。经勘测，溢流堰堰顶高程为2.69m，堰顶贯通凹槽槽底高程2.09m；经分析，古时候的温瑞塘河正常水位为2.69m，汛限水位为2.09m；常年除船只通行过坝外均把堰顶贯通凹槽堵上，多余的来水通过堰顶排入瓯江，超正常水位洪水将通过该陡门溢流泄洪，将塘河正常水位维持在2.69m；汛期时，为防止暴雨或受台风影响水量突增，造成内涝淹没农田和城区，把堰顶贯通凹槽打开，将塘河水位控制在2.09m，预留足够容量用于蓄调洪水。因此，古人修建“下陡门”溢流堰时已充分考虑了塘河正常蓄水和防洪排涝的调度，其先进技术确保了生产、航运及人民生产和安全。

3.3 通航设计

温州濒海依山，资源贫乏，七山一水二分田，古代的温州除依靠耕地农业生产外，渔业也是主要产业，渔船、盐船频繁出海作业。堰坝的修建将隔断内河与外江和大海的联系，因此，修建“下陡门”溢流堰时必须同步考虑船只过坝的要求。据考古发现，坝坡中间凿有一凹槽贯通坝顶用于船舶过堰通航，呈倒梯形，槽深0.6m，槽宽约2.0m；闸室下游临两岸为坝坡段，中间部分约7.2m为跌水段，与通航凹槽对接。可见，该贯通坝顶凹槽不仅仅是为了调节水位，还考虑了船舶过堰通航的要求，渔船出海堰顶有过水时，船只直接通过坝坡、堰顶，堰顶无水则从凹槽通过出海；渔船归来时，在下游跌水处停泊候潮，待涨潮后船只从凹槽进入内河。因此，古人修建“下陡门”溢流堰就是以此勾通内河与外江的航运。

4 陡门技术进步的研究与分析

陡门二字，意为在水流较陡之处安门，以便关水。“下陡门”堰闸中的陡门是堰闸的重要组成部分，在河口且在溢流堰坝上修建陡门，显然，它除具有溢流堰功能外主要功能是挡潮，其作用是隔断江河，防止潮水倒灌、咸水入河造成农业减产或绝收。

4.1 结构稳定

闸室整体结构全部采用花岗岩石料砌筑，由5孔6个闸墩、条石桥板、斜撑石柱、闸板及底部条石门坎组成；闸墩由3根石柱和块石墙体组成，其中，1根石柱布置在上游侧，2根石柱紧挨着分布在下游侧，中间采用砌石墙体连接，块石砌筑丁顺错缝有序，闸墩的上下游石柱上都凿有方孔，用于固定斜撑石柱，斜撑石柱呈45°置于基岩上；闸墩的3根石柱均嵌入坝顶至基岩，闸墩上搁置条石桥板，将各闸墩连为一体。可见，南宋时在溢流堰上修建陡门时，就充分考虑到了垂直向荷载受力和受水压力作用的水平向侧压力，将陡门闸室与底部的溢流堰及岩基连成一体，陡门和上部的垂直荷载直接传递给地基，水平侧压力除闸墩自重和石柱嵌入地基承担部分外，主要通过斜撑石柱传递给地基来维持闸室整体结构的稳定。同时，除采用条石桥板将各闸墩连成一体增加闸室整体性外，还连接两岸便于陆路交通，在桥面上横向刻痕用于防滑。

4.2 防洪防潮设计

温州面海背山，沿海平均潮差4.5m，最高达7.21m，属高潮差地区；浙江省第二大河流瓯江流经温州入海，瓯江温州城区段属感潮河段；其独特的地理位置和地形地貌造成台风、暴雨、大潮等频繁发生，特别是瓯江洪峰、天文大潮、台风登陆三碰头严重威胁温州城市安全。为防止潮水倒灌、咸水入河，造成农业减产绝收，据史料记载，温州东晋时就修海塘防潮，受高度限制的溢流堰自然没有抵御高潮位时的海水入侵能力，解决这一矛盾只有在溢流堰上再修建陡门用于挡潮，南宋人找到了解决之道，突出了令今人叹为观止的答卷。

出于挡水目的，一般水闸的闸门布置在迎水面侧，出土的“下陡门”闸门设置在闸室下游侧，即临瓯江侧，显然“下陡门”的挡潮目的明显；另据勘测，闸底高程为2.69m，较温瑞塘河正常水位2.62m高出70mm；闸顶高程为5.6m，远高于温瑞平原主塘河陆地地面高程4.3m，较现代50年一遇防潮设计标准5.41m高出0.19m。考古还发现，在各闸槽上高程3.9m处凿有方孔，经分析闸板分上下两部分，该方孔为陡杠插口，插入陡杠以增加木闸板刚度。可见，古人修建的下陡门防潮设计标准达50年一遇，正常情况下，闸门下部分闸板关闭用于一般潮位的挡潮，遇天文大潮、瓯江洪水盛涨、台风期将上部闸门关闭。

4.3 防渗止水技术

现代的水闸闸板一般采用整体结构钢板或混凝土制作，橡胶止水。考古发现，该陡门有两道闸槽，两闸槽间距0.45m，闸板间净距0.35m。陡门上下游都为迎水面，单侧迎水面检修闸设置在上游，双侧迎水面应在上下游都设置检修闸，况且闸板间距也过小，不利于闸门检修。可见，该陡门两道闸门的设置非供检修之用，综合闸板分上下两个部分分析，其作用是在两道闸板全部关闭后填筑粘土用于防渗止水，闸板的两部分显然是为填筑黏土提供方便。因此，在闸门材料相对落后的宋代，为解决木闸板缝隙间及与闸槽间的渗水，古人采用两道闸门间填筑粘土止水，又利用了闸板上下两部分的组合用于粘土填筑，可见其设计之巧妙。

4.4 航道改造与船闸技术

“下陡门”溢流堰通航主要采用贯通堰坝的凹槽过船，陡门修建后贯通堰坝的凹槽被填筑作为闸底板使用，贯通堰坝的凹槽航道就不复存在了，古人却保留了下游的两侧坝坡和跌水，即保留了堰上过船通道和船舶候潮停泊位。另据考古挖掘发现，西侧闸孔上没有发现条石桥板；经调查，该孔为船只通道，其桥面板为木板制作，平常作为两岸交通联系，船只通过时木桥板打开作为船闸使用。经分析，正常情况下，关闭其他四孔闸门，使水位抬高从西侧闸孔溢流，出海渔船直接通过坝坡、闸孔到外江；堰顶无过水则岸上拉纤从西侧闸孔通过出海。渔船归来时，在下游跌水处停泊候潮，待涨潮后打开闸门和木桥板，船只从西侧闸孔通过后迅速关闭闸门。可见，南宋人沿用了先人的溢流过船技术，又合理地选择了船闸位置，做到水陆交通两不误。

4.5 运行管理技术

考古发现，在陡门的中孔闸墩上刻有“开平闸”三个大字，经查阅资料，古人以此“水则”为准，启闭陡门。“水则”是古代的水尺，又叫水志，即水位的标志。规定涨水淹没“平”字,即开闸放水,以免农田受灾；落水露出“平”字就关闭闸门。由此可以断定，“平”字的高程就是南宋时温瑞塘河的警戒水位。从中孔闸墩上刻字，结合下游中间部分跌水消能分析，“开平闸”三字还有一层用意，“水则”同时是蓄放水时开闭闸门的规则，现代称之为闸门操作规程，即开闭水闸的顺序；开启水闸时，先开中孔再开边孔，关闭水闸时，先关边孔再关中孔，以避免对下游两岸岸坡的冲刷，其“水则”与现代的水闸操作规程完全吻合。可见，古人已掌握了先进的运行管理技术，对防洪排涝调度和闸门启闭操作有较深的研究。

5 结语

随着“下陡门”堰闸的出土，通过水利、考古专家们的研究与分析，古人治水掌握的工程选址、水文研究、防洪调度、船闸设计、防渗止水、运行管理等先进技术也逐一被揭示；由此将填补了我国沿海地区古代水利工程先进技术的空白。溢流堰反映了当时的先进技术，陡门的修建则是工程措施完善的一个过程，代表了时代的技术进步，体现了水利技术历史水平和发展，表达了水利工程代代呵护、千古治水前赴后继的水利精神。同时，它的出土与发现对研究温瑞塘河古文化、瓯江流域河道干支流的历史变迁、东南沿海陆地演变都具有较高的价值。