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论浙东运河的水利特性

2013-01-27李云鹏

中国水利 2013年18期
关键词:控制工程河段运河

李云鹏

(中国水利水电科学研究院水利史研究所,100048,北京)

浙东运河地处钱塘江湾南岸,南倚会稽山、四明山北麓,东西横贯宁绍平原,是京杭运河南端的延伸,也是沟通内河水运网与海运的重要水道之一。浙东平原降雨充沛,河网水系密布,具有良好的水运开发条件,自古就有 “以舟为车,以楫为马”之称。浙东运河起源于春秋越国的山阴水道,是中国开凿最早和连续运用时间最长的运河之一。浙东运河由人工河段和自然河流组成连续水道,沟通浙东平原几乎所有河湖水系,全面整合形成以运河为东西骨干水道的浙东水网,并通过一系列控制工程对水资源进行调控,对浙东水系结构、水环境具有优化作用。特有的自然条件,使浙东运河工程具有显著的区域特点。浙东运河横贯东西,与区域几乎所有河流沟通,是浙东平原具有综合水利功能的重要骨干水道。

一、运河水道特性

浙东运河西接钱塘江,向东与浦阳江故道、曹娥江等萧绍平原各河流平交,在上虞东部接入姚江,至宁波由甬江入海,主线全长213.1km。

浙东由人工河段与自然河段共同组成。自萧山至上虞通明堰全部为人工开凿。萧绍平原南高北低,自然水系大都自南向北流入杭州湾。运河自西向东沟通各水系,水道顺直,平均比降小于0.1‰,河道断面形态相对比较均匀,且水流平缓,水位变幅不大。人工河段在上虞县境内为复线,南、北线分别在上虞江口坝、余姚曹墅桥接入姚江。浙东运河自江口坝以下至甬江口,姚江、甬江干流为运河主线,是主要行洪河道,水位、水量有明显的洪枯变化,河道平均比降为4.71‰,总体上游较陡、下游较缓,局部地形较陡,河段河形弯曲,没有固定的断面形态,河宽在20~500m不等,历史时期都是感潮河段。除自然河段组成的运河主线外,还有人工开凿的支线。姚江在丈亭向东分出一支即慈江,古称关山江、中大河,为人工开凿引水灌溉,兼有水运,向东又归入姚江。小西坝浦又称刹子港,北通慈江,南接姚江,过江为宁波西塘河,向南至高桥东折入宁波城,是重要的运河支线。

历史时期曾有一些重要河湖水系与运河关系密切。东汉至南宋时期萧绍平原的鉴湖水利工程曾是区域重要的调蓄水库,也是浙东运河的重要水源,但南宋之后由于人工围垦面积严重萎缩,水资源调蓄以及为运河供水的功能基本消失。浦阳江是宋代至明代纵贯萧绍平原的主要自然河流,明中后期自上游碛堰改道,西至渔浦入钱塘江,西小江断流,造成萧绍平原水利格局的重大改变,受此影响浙东运河水运条件急剧恶化,也因此促成三江闸的建成。

浙东运河充分利用了自然水系与自然径流,大大减小了运河开凿的工程量,同时用最少的工程措施保障运河水源供给。与京杭运河其他河段相比,浙东运河是历史时期连续运行时间最长、运行状况最好的。

二、区域水文特性

运河所在区域的水文条件,决定了运河控制工程的布置、类型及运行机制。萧绍宁平原多年平均年降雨量在 1 100~1 300 mm,南部山区降雨在1800mm以上。降雨年内分布不均,主要集中在5—6月和8—9月。

浙东运河西接钱塘江,向东横穿萧绍平原的浦阳江、曹娥江及平原各水系,东至上虞接余姚江,余姚江至宁波与鄞江、奉化江汇为甬江,至甬江口入东海。区域自然河流大都属于山区型河流,源短流急,水位洪枯变化较大;与运河相关河段都属潮汐河段,受海潮涨落影响十分显著。自通明坝以西,自然河流大都自南而北流,以东则是自西向东流。

三、控制工程特性

浙东地区的水系、水文特性对浙东运河控制工程的分布、型式选择等具有决定性影响,闸、坝工程的水利功能也具有典型的区域特点。

1.控制工程分布特点

浙东运河人工河段与自然河流平交处,为使运河的水位、水量、水流不受相关的山区型河流在海潮上溯影响下剧烈、频繁的水位变化影响,保持相对稳定的水运条件,需要修建控制工程。历史时期,浙东运河上的控制工程主要分布在人工运河与自然河流平交处,横截人工运河的位置。

浙东运河上的控制工程自西向东主要有:西兴堰,与钱塘江平交处;钱清南、北堰,与西小江平交处,明代浦阳江改道之后两堰也被拆除;都泗堰,与鉴湖平交处,宋代鉴湖废后都泗堰也被拆除;曹娥堰与梁湖堰,与曹娥江平交处;通明南堰、通明北堰、江口坝(统称通明三堰),与姚江上游支流通明江平交处;大西坝、小西坝,与姚江下游干流平交处;上虞段北线上的驿亭、横河、陡门等堰及明末清初南线上短暂运用的节制堰坝,也均与上虞地区运河沿线各河湖具有密切关系。只有绍兴三江闸作为萧绍平原水网的控制枢纽,对运河水位、水量进行定量调控,位于远离运河的绍兴北部三江口。

2.工程类型以堰坝为主

以堰坝为主的节制工程在历史时期长期运用,是浙东运河的鲜明特点。自南北朝至清末,浙东运河上以堰坝为主的控制工程延续运用达1 500年。钱清两堰、都泗堰、曹娥堰、梁湖堰、通明三堰、大小西坝等工程运用期间一直以堰坝为主,某些时期在堰旁短暂建造小闸、斗门等水量调节工程,配合堰坝使用。运河上的工程只有西兴运口工程型式变化相对较为频繁,宋代之前为堰,两宋时改建为闸,明初复为堰,万历时又改建为闸,直至废弃。这是由人工运河与自然河流水文特性所决定的。

人工运河的正常水位较为稳定,而自然河流洪枯水位变化很大,且受潮汐及风暴潮影响,水位变化也比较频繁。正常情况下人工运河比自然河流水位要高,因此控制工程的首要职能就是控制运河与自然河道交汇处水位的衔接。堰坝将运河与自然河道彻底隔断,最大程度地减少自然河道水位剧烈变化对运河的影响。

相对堰坝来说,闸可以通过闸板灵活的启闭实现各个水位的蓄泄,因此在工程型式上更为先进,在宋代之后的运河上得到广泛应用,如通惠河、会通河、江南运河。首先,闸相对堰坝来说不够坚固,而且建造、维护成本较高;其次,运河频繁过船,闸门经常启闭使运河水位、水量不可避免地受到自然河流水位变化的影响,宋代西兴枢纽工程为闸时就导致运河淤积严重;再次,闸对管理要求较高,否则不能完全发挥闸的工程优势,而堰坝工程的管理则较为简单。浙东运河的主要矛盾是人工河段稳定的水位水量与自然河流频繁剧烈的水位变化之间的矛盾,这决定了堰坝成为历史时期控制工程型式的长期选择。

3.“坝以过船,闸以蓄水”的堰坝功能特性

由于浙东地区特有的水利环境,使这个地区的闸、坝的功能划分具有典型区域特性,即在历史上浙东运河是以堰坝作为主要通航工程,而闸一般不通船,仅以启闭控制水量交换。《(光绪)余姚县志》中即明确称:“坝以过船,闸以蓄水”。《(民国)鄞县通志》中系统总结和辨析了浙江沿海平原常用的塘、堰、坝、闸工程的功能,称:“长者为塘,短者为堰,所以截流御卤也。然堰亦有百余丈者,前志久以堰名,今则仍之坝,亦堰之类也。凡内渠与外港相邻者,车拨行舟,二者所同。碶者,闭以蓄淡、启以泄暴也,闸亦如之。”明确指出堰、坝位于“内渠与外港相邻”处,用来“车拨行舟”,而碶(闸的一种)、闸则专司蓄泄。

船只过坝通航技术早在南北朝时期就已经非常成熟。据《读史方舆纪要》记载:“齐永明六年(488 年),西陵(即西兴)戍主杜元懿言:吴兴无秋,会稽丰登,商旅往来倍多常岁,西陵牛埭税官格日三千五百,如臣所见,日可增倍,并浦阳南北津、柳浦(在钱塘江北岸,与西陵相对)四埭,乞为官领摄,一年格外可长四百余万。会稽太守顾宪之极言其不可,乃止。”用水牛牵挽船只翻越的堰坝称为“牛埭”,并设立专门机构管理,过往船只收取费用。北宋熙宁时日本僧人成寻来中国求法,乘船经过浙东运河,记载过钱清堰的情况:“以牛轮绳越船,最希有也”。《肇域志》中则对拖船设施与过程记载更为详细:“宁、绍之间,地高下偏颇,水陡不成河。昔人筑三数坝蓄之,每坝高五六尺,舟过者俱系絙于尾,榜人以机轮曳而上下之,过乾石以渡,亦他处所无也。”

浙东运河上的控制工程一般两侧水位差较大,仅就通船而言以闸、坝相较,拖船过堰虽费时费力,但相对安全,而开闸通船则由于动水冲击,危险异常。加之堰坝管理维护简便,因此造就浙东运河上“坝以过船、闸以蓄水”这种“他处所无”的工程特色。明代之后,浙东运河上出现了闸坝 “并联布置”的节制工程型式,即横截运河的控制工程一段为闸、一段为坝,其功能仍以闸蓄水、以坝通舟,如横河堰、江口坝等,后虽改建为钢筋混凝土结构,但至今仍保存这种工程型式。

特有的自然条件和工程特点,使浙东运河具有不同于中国大运河其他河段的水利特性,具有典型的区域特色。这是浙东运河科学与文化价值的核心构成。深入了解浙东运河水利特性,对认知运河的科学和文化价值具有重要意义。

[1]越绝书.卷 8[M].//中华书局.四部备要(史部).上海:中华书局,1936.

[2]浙江省水利志[M].北京:中华书局,1998.

[3](清)邵友濂.(光绪)余姚县志//中国地方志集成·浙江府县志辑(36)[M].上海:上海书店,1993.

[4](宋)成寻.参天台五台山记[M].石家庄:花山文艺出版社,2008.

[5](清)顾炎武.肇域志[M].上海:上海古籍出版社,2004.

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