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大运河淮安段洪泽湖大堤的历史与保护*

2014-03-12朱宏亮

关键词:洪泽湖大堤

朱宏亮

(淮安市博物馆,江苏 淮安 223001)

洪泽湖大堤古称高家堰,始建于1800多年前,是我国古代劳动人民勤劳与智慧的结晶。它位于江苏省淮安市洪泽县洪泽湖东岸,北起淮安市淮阴区码头镇,南至淮安市盱眙县张大庄,逶迤67.25公里,气势磅礴,蜿蜒曲折,沿途有108道弯,每一弯都呈半弧状环抱一泓湖水;有仁、义、礼、智、信5座减水坝,每一坝都见证了千百年来湖水分洪的壮观场面。它是一座“始建于东汉,扩建于明清,完善在当代”[1]的淮河下游苏北平原防洪第一屏障,保卫着淮河下游3000万亩耕地和扬州、泰州、盐城、淮安等10多座中小城市2000多万人口的安全,并发挥供水灌溉之便。

2002年,洪泽湖大堤被公布为江苏省文物保护单位;2006年5月,被国务院公布为全国重点文物保护单位;2003年被江苏省文物局纳入江苏省申报世界文化遗产的推荐名单,正式上报国家文物局。2014年6月22日,在卡塔尔多哈举行的联合国教科文组织第38届世界遗产委员会会议上,中国世界文化遗产提名项目“中国大运河”被批准列入《世界遗产名录》。目前洪泽湖大堤作为中国大运河申遗重要节点之一,已被列入中国大运河世界历史文化遗产名录。伴随着大运河申遗的成功和国家南水北调工程的开展,洪泽湖大堤的历史文化价值及拦洪蓄水功能将得到更大的发挥和提高。

一、洪泽湖大堤的历史、科学和文化价值

洪泽湖大堤是古代劳动人民治水工程的经典之作,保留至今,使用至今,是世界上最古老、规模最大的有坝引水工程,蕴藏着深厚的历史文化内涵。洪泽湖是在淮河、黄河和长江三大水系的演变下形成的一个大湖泊,而这个湖泊在中国几个大的湖泊中是唯一的一个自然和人工互动的产物,是世上最大的人工湖,体现出很高的历史价值、科学价值和文化价值。

(一)历史价值

洪泽湖大堤与万里长城相比,万里长城高7-8米,而洪泽湖大堤高8-9米,底宽50-150米,顶宽10-30米,长和宽都超过了长城,因此有“水上长城”之称。雄伟的三河闸就如长城的关口,那蜿蜒的大堤就如长城墙身,那古条石和河营堡亭就象长城的烽火台。万里长城的古城墙作为军事防御工程长久没有使用而成为静态文物;而洪泽湖大堤却得到一代又一代人的维护,迄今仍发挥着重大作用,并且随着中国大运河申遗的成功,南水北调东线工程进展,洪泽湖大堤的历史文化效益、拦洪蓄水效益等工程效益、经济效益、环境效益还将继续增大。

(二)科学价值

中国古代水坝技术演变记载不绝于书,洪泽湖大堤作为明清两代“蓄清刷黄,治河保运”[2]的产物,它的建筑与古代防洪、供水、船运及军事、经济、社会的发展都有密切的联系。

从1580年(明万历八年)起,洪泽湖大堤就开始增筑直立条石墙护面,石堤采用桩基技术,条石联结,铁锯咬衔的抗浪方法,按照波浪自然流向的破浪原理,筑成百余弯道蜿蜒曲折的长堤,同时在堤线上建“仁、义、礼、智、信”5座减水坝以泄洪水,历经明清两代171年,使用千斤条石6万多块,达60万立方米以上,且规格统一,筑工精细,充分展示了我国古代水利建设的高超技艺。洪泽湖大堤的筑堤成库规划和直立条式防浪墙坝工程技术代表了当时世界的最高水平。

(三)文化价值

高家堰是我国古代劳动人民智慧的结晶,是祖先留给我们的一笔丰厚的文化遗产。早在1400多万年前,洪泽湖大堤及其沿线地区就有人类祖先“江淮古猿”的活动遗迹,著名的下草湾和青莲岗文化遗址就是首先在这一带发现的。

洪泽湖和淮河两岸,原先都是鱼米之乡。由于黄河夺淮700年而变成重灾区,建国后治淮业绩又使千里淮河重现蓬勃生机,由此体现的“悲壮美”,是一种比“形象美”更富有文化的“内涵美”。长堤沿线有众多的名胜古迹,如高良涧青龙庵,大墩岛,沿湖有洪泽湖碑、乾隆御碑、陈毅渡湖碑、周桥大塘遗址、信坝遗址、黄罡寺等景点。如今洪泽湖大堤东西两侧遍植树木,恰似游移欲飞的一条巨龙,人行其中,倍觉“浩渺云烟笼细浪,空蒙雨色入重渊”。

二、洪泽湖大堤符合申报世界历史文化遗产的要求

联合国教科文组织对申报世界历史文化遗产有三个要求:一是唯一性;二是完整性,主体的70%保持完整;三是协调性,与周边环境基本一致,融为一体。洪泽湖大堤完全符合这三个条件。

(一)唯一性

洪泽湖大堤是在漫长的“黄、淮、运、湖”水系变迁中,集中了黄、淮、运水利治理工程精华,建成的一项伟大工程,是世界上仍在发挥作用的历史最悠久、投入最多、跨度最长的人工大坝,是人类共有的历史文化遗产。《中国古代水坝》一书记载:“该坝全长67.25公里,创世界最长水坝记录。高家堰因其特有的长度、显著的效益和长期使用等特点而闻名于世。”它是我国唯一可供申遗的堤防。

洪泽湖是一座有别于长江四大自然湖泊的巨型平原人工水库。洪泽湖作为历代治理“黄、淮、运”的成果,自明代中叶洪泽湖水库形成以来,它承担了近300年的“刷黄”任务,400多年一直是“济运”的主要水源,同时又是下游地区防洪的安全保障,凝聚着人类社会经济发展及抗御水旱灾害的智慧。

(二)完整性

洪泽湖是“先有堤,后有湖”[3]的地上湖,是一座因兴修古堰,而后逐步淹没城乡土地形成的。洪泽湖是我国著名的“悬湖”,没有古堰,也就没有“古为今用”的洪泽湖。经测量,洪泽湖大堤包括埋入滩地或扩砌在保护性石坡下,但还可再现的古堤,基本完整性在74%,符合申遗项目完整性70%以上的要求。

(三)协调性

洪泽湖作为一个整体,它的主体建筑洪泽湖大堤与其它建筑是密不可分的,更因我国悠久的历史文明、悠久的治水文化,使洪泽湖大堤与洪泽湖周围人文景观融为一体,环境协调。

三、洪泽湖大堤的维修与保护

洪泽湖大堤历经1800多年的维修、保护、增筑,凝聚了历代人的智慧,留下了众多的治水经验和方法、应用材料、闸坝设置等科技含量高的实物资料,颇具科研价值。简要介绍洪泽湖大堤维修保护技术。

(一)洪泽湖大堤古代埽工维修技术

在古代生产力较低、石料加工不易、水下胶结材料缺乏的情况下,埽工一直是当时不可或缺的水工构件。直到近代引进了混凝土材料,埽工才逐渐被砌石坝工所取代。

埽工是我国古代治河工程的独创,具有如下显著的优点:(1)就地取材,制作快捷,便于急用;(2)可水上施工,亦可分段分批施工,能在深水情况下(水深20米上下)构筑大型险工和堵口截流;(3)所用梢草、碎石等散料,但可用绳索、桩木等将之固结为整体;(4)梢草、秸料等具有良好的柔韧性,易于适应水下的复杂地形(尤其是软基),易于缓流、留淤;(5)用埽工构筑施工围堰,完工后便于拆除。然而,埽工自身也存在着严重的缺陷,这主要表现在三个方面:(1)梢草、秸料和绳索等易于腐烂,需经常修理更换,花费较多;(2)埽体的整体性较石工等永久性建筑物差,往往一段垫陷,即牵动上下游埽段连续垫塌、走移,形成严重的险情;(3)埽工桩绳操作运用复杂,施工工人必须技术娴熟。

建国以来,对洪泽湖大堤进行了多次地质勘察,查明埽工隐患23处。地质勘察显示,埽工多在上游坡揭示,且已腐烂。凡有埽工块石的地方,土质一般都不密实,较为软弱,甚至呈淤泥状,透水性一般也较大。如在55+570断面,钻孔至高程9-10米时,就无法继续钻进,抽水机以0.16-0.2立方米每分钟的水量向孔内注水不见回水,同时从孔中冒出大量沼气,点燃后火焰喷出孔口高达5米。

(二)洪泽湖大堤古代堵口技术

根据勘探的情况,堵口的方式有多种,决口处堤身的埽工、块石、碎石很多,钻探中还遇有木桩,有的决口处只有填土,有的决口处的外侧又修建越堤。这多与决口的大小、深度有关。

1.单坝进堵、双坝进堵和三坝进堵

清代堵口的方式可根据决口口门的大小、水势的缓急,分别选用单坝进堵、双坝进堵和三坝进堵。决口口门较小、水势平缓时,一般采用单坝进堵的方法。即单独从上坝头进堵,与此同时在坝后浇筑上戗,下坝头则加以保护。人们形象地称之为“独龙过江”。也可以从口门向两端同时向中央进堵。决口口门较大、水势湍急时,上下水头差加大,如单坝进堵,有可能出现坍塌出险、功亏一篑的局面。此时多采用双坝进堵的方法,即两条坝同时向前伸展,在正坝之后加修二坝,以护卫正坝。正坝与二坝一般同时进占,通常二坝较正坝缩后半占左右,以免两坝埽缝相对,造成埽间缝隙之间漏水。为加固进堵坝体和减少渗水,还要在正坝与二坝间填上,称作“土柜”。如果三坝进堵,水头差将一分为三,进堵埽坝安全更有保障。

2.合龙埽施工

当两岸堵口坝工进占至相距20米左右时,就进入到堵口的决战阶段。此时的口门称为龙口,龙口的封堵难度较大。

清代合龙施工主要有卷埽和厢埽两种方式。前者是前代的主要埽工做法,后者是乾隆朝的发明。然而新的发明并没有完全取代旧有的埽工做法,在那些合龙口门水势湍急、土质较差、捆厢难以施工的地方,有时仍然采用卷埽。

(三)洪泽湖大堤石工墙变迁

1.洪泽湖大堤石工墙修建及拆除过程

明朝万历八年(1580年)起,总河潘季驯花费三年的时间在洪泽湖大小涧一带修筑石堤三千一百一十丈(“中间二十里低洼处用条石包砌”)。条石“俱于徐州取办”,“皆凿石扣准,镕铁灌钉”[4]。

清朝康熙四十年(1702年)起,总河张鹏翮修建洪泽湖大堤石工。将古沟至六坝处的土堤改成石堤;采用于旧有石工之上叠柴压土以为越坝、再于越坝内修砌的方法,于武家墩至小黄庄一段大堤上加砌石工;补修自小黄庄至古沟段的未完石工;间断创砌自古沟至林家西的石工。这些工程“自武家墩至唐埂共七千二百余丈”[4]。

清朝雍正九年-十年(1731—1732年),雍正皇帝指示总河孔毓珣和苏州巡抚尹继善修筑洪泽湖大堤石工。拆修武家墩至小黄庄段胀裂欹斜的老石工,计九段;拆除并换桩加石小黄庄至山盱古沟东坝段老石工;修固古沟东坝以南至滚水南坝段桩歪石欹的石工,计八段。该工程修建石工六千三百余丈,估银八十二万余两。至此,自武家墩以南至古沟东坝一带皆有石工。

乾隆八年(1743年),河臣将古沟决口改建成石工。乾隆十六年(1751年),乾隆首次南巡时,高斌奏请将高堰大堤加固加高,此举正合乾隆当时的心意,于是新建信坝北雁翅以北的大堤一律被改建成石工,南雁翅以南至蒋家闸一带因其水势较平则一律石基砖甃。至此,武家墩以南至信坝一带有石工。

乾隆四十五年(1780年),乾隆南巡回銮之际命萨载将高堰大堤卑矮段落加高加固、旧用砖砌者改用石料,以“卑滨湖大堤全段石工”。萨载的具体方案就是根据情形之缓急分三年赶办:已朽及湖心卑矮之石工并堤身单薄应行加高加厚之土工,本年即办;砖工已朽而脚根未动者,第二年办理;未朽之砖工及应稍加之石工则留待第三年办理,共计17988丈。两年后此项工程竣工,高堰石工至此完成,全长60.1公里。

洪泽湖大堤石工墙自明朝1580年潘季驯兴建,其后不断向南延伸,至清朝萨载1782年修筑至蒋坝石工尾,历时302年。

清朝末年,从老坝头(0+300)至头堡(4+800)的4.5公里,早在清代修建淮阴县城时拆除。另外一说为,传说知府吴棠曾拆条石4.5km修淮安城。1958年后,因堤外地势高,又陆续拆除了头堡至十三堡(19+508)之间近15公里石工墙。

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1966-1969年在高良涧(35+000)至蒋坝段大堤改建加固时,又拆除了高良涧至蒋坝段近24公里石工墙。

目前,可再现石工墙基本完好率在74%,其中从洪泽十堡到高良涧水电站15.63公里堤段,有比较完整的石工墙10.57公里,完好率达70%,而现仍保持原貌的石工墙完好率为26%。另外,高良涧船坞、周桥船坞、周桥越堤、铁水牛湾、夏家桥船坞、九龙湾船坞、石工尾等段留有石工墙。以周桥越堤、乾隆信坝和蒋坝石工尾最为典型。

2.石工墙结构形式

从后来拆除旧石工墙所掌握的断面来分析,尚未见到石工墙有较严格的模式。但一般为:

旧石工墙用0.38米×0.40米×(0.8-1.20)米的条石砌成,砌法多为两顺一丁,墙面条石砌高15-18坯不等,周桥越堤最高达23坯,基本上分内外两层,面石多为玄武岩。面墙上部厚0.8米,底部厚1.2-2.0米不等。条石间有2斤重左右的铁锭或铁扒脚相连,并有糯米汁与硬性石灰胶砌材料充填。

旧墙的基础是疏密不等的杉木短桩,长度仅1.0-1.5米,在临墙面以下为密排的马牙桩,每米约25根,三排挤紧并靠,向里为均布的梅花桩,每米约20根。马牙桩直径10-15厘米,长1.5-2.5米;梅花桩直径6-12厘米,长1.0-1.2米。新木桩虽有承载力,但年久日长桩基朽烂,受挤后容易造成倾倒,石工墙亦随之倾斜变形。

砖柜由河砖构成,一般尺寸为40厘米×16厘米×10厘米,均丁头立砌于石墙之后,构成上大下小的断面。砖柜大部分也有糯米汁与石灰胶结,结合牢固,并与条石胶结成一体。三合土层分布较乱,一般附于砖柜后面,构成上大下小的梯形断面,埋置较深。三合土系土和石灰、糯米汁的混合物,颜色黄白,干容重约为1.9公斤/立方分米。

3.石工墙施工技术

高家堰石工墙修建于土堤的临水面,地基为老土,地面下1-2米深处为砂礓土,砂礓土质地坚硬,承载力较强,同时为进一步增强地基承载力,于墙基打梅花桩或马牙桩(木桩)。明石工墙打桩“必株株实在方能着力”,桩打完后,锯平顶面。桩的使用年限,据《南河志》载:“杉木之性,入土数百年,入水亦如,惟土少桩露,坚者可三四十年,嫩者仅一二十年必烂,须于水落时将堤脚培土几尺。”[5]

明万历八年(1580年)始建石工墙,结构为双层(里外各一)独立,外侧挡水,里侧挡土。天启元年(1621年),因风浪袭击等原因,石工墙受到程度不同的破坏,修复时使用铁锔,砌石中采用丁、顺相间的方式。时标准石料尺寸为2.5尺×1.2尺×1.0尺,丁石长度与两层石宽度相等,使石工墙的整体性比万历时有了提高。

清代修筑石工墙在墙后加砖柜,并使条石与砖柜搭接,每丈搭三块丁石,“里外牵扯,方资巩固”。砖柜由河砖构成,规格为40厘米×16厘米×10厘米,均丁头立砌于石墙之后,构成上大下小的梯形断面。砖柜大部分有石灰糯米汁胶,结构牢固,并与条石胶结成一体。加砖柜的目的,在于缓和土石之间工程性质差别大的矛盾。“土石性难融洽,分而不属,大有疏虞”,“而以砖贴土,诚有妙理”。土、石两种材料沉陷,压缩变形等力学性质差异很大,而“砖性不坚”,刚度介于土、石之间,经它过渡,可免去开裂等“疏虞”。为典型的“弹模过渡带”。

清代补修石工墙时,湖水经常不落,采用堤前围堰。水浅处,于水中打两排桩,桩内贴上席,中问填土,即成施工围堰。对于水深处,损坏较大或严重不宜翻拆的地方,则利用旧石工作“围堰”,退后一二丈挖槽下桩垒砌,砌好后再拆前面的旧石墙,留下最底两层以防浪。

4.三合土护坦

滚水坝中间“坝面”用夯打硬,铺上三合土,厚1尺2寸。分两层铺。稍干开始夯实,不得过于用力,务求平整,冬天为防冻,要盖上三四寸土。坝面采用三合土,而不用块石浆砌,因减水坝泄水时,流速较快,石头平整度不高,尤其接缝处容易出现负压,易被淘烂,甚者可造成石块塌陷或掀起。三合土具有一定的强度,可做得较平整,过流条件比砌石好。今据清华大学试验,用于过水土坝的三合土抗冲流速可达每秒26米。

三合土是用极熟的石灰泡开,筛净,和二分黄土,再用乌樟叶泡水熬江米,作稀粥,兑入灰土中,搅匀,乘石灰潮润时铺在需用的地方,每五、六寸作一层夯实。三合土做成后,其强度的测定以透水性为标志,一昼夜不渗水即为坚硬合适。三合土的应用极为广泛,除浆砌、减水坝坝面用外,石工墙后河砖与堤身之间在清代都填三合土。厚度在0.5米以上,为6-8寸一层。

5.堤防填筑的夯筑和签试

明清以后,上堤就直接在堤面上逐层进行。使用夯筑技术,关键在于每一层都不能太厚(“薄坯”),而各层的厚度则取决于工程的规模、夯筑工具的种类和重量。

堤防夯筑之后,须对其质量进行加以检查,主要方法是锥探,所用工具是铁锥。铁锥一般长四尺,每打一坯或数坯试锥一遍。试锥时,将铁锥用木榔头打入新筑堤中,垂直拔起后,立即向锥孔中灌水,然后根据灌水后的反应来判定所筑堤防的质量。如果一灌即泻,属“漏锥”;半行半泻,属于“渗口”;存而不泻,称“饱锥”。出现“饱锥”,表明工程较好。

(四)洪泽湖大堤现代维修技术

1.压密灌浆

上游堤肩布置梅花形钻孔,3排,孔距2米,排距1米,孔直径50毫米,孔深11.0米。采用孔底注浆、全孔灌注、分排单独灌浆的方法施工,孔口控制压力5千克每平方厘米。浆液为水泥粘土浆,水泥和粘土的掺量和水的重量比分别为15%和5%。一般每孔1-2立方米,最大单孔灌浆量32.85立方米。堤身得到密实。

2.重力灌浆

采用边钻孔边灌浆的方法。灌浆采用无压和有压灌浆法。一开始均用清水进行洗孔,随后采取无压灌浆(从孔口侧倒泥浆),待钻孔泥浆不下降时,就该为有压灌浆。从2米高的灌浆架压下,用皮管输送,一段接灌浆桶,另一端接在孔口铁管上,泥浆浓度由淡到浓。对于漏水量不大的,采取比重1.2的泥浆进行初灌,最大为1.4。对于严重漏水的孔,采用1.4的浓度进行初灌,逐步加大到1.7。

3.水下粉喷桩

采用水下粉喷桩技术,对拦河坝坝基进行加固。在拦河坝迎水面水下打粉喷桩,有效地提高拦河坝的抗震稳定性,达到地基设计要求。

洪泽湖大堤有着深厚的历史文化内涵,其历史遗存和堤坝维修技术是研究中国水坝以及古代政治、经济、文化、社会等方面的实物资料,是中国悠久历史文明的最好见证。绵延几十公里的洪泽湖大堤,构成独特的线形水文化景观。伴随着中国大运河申遗成功,洪泽湖大堤(高家堰)作为重要节点,必将因其权威性和唯一性而成为中外宾客观光旅游的首选地之一。千年古堰可充分利用世界文化遗产的契机,加大保护力度,扩大生态旅游,科学地整合文化和自然资源,提升规划更大的发展空间,使千年古堰翻开新的历史篇章,让世人共享中华民族的文化遗产。

【参考文献】

[1] 朱兴华.洪泽湖大堤历史文化价值与世界文化遗产申报[J].江苏水利,2002(10):45-46.

[2] 潘季驯.河防一览[M].台北:台湾商务印书馆,1983.

[3] 朱兴华.洪泽湖成湖历史及演变过程[J].江苏水利,1998(8):47-48.

[4] 张卫东.中华水文明在世界水文明中的地位[J].水利发展研究,2003(5):53-58.

[5] 朱国盛.南河志[M].文渊阁四库全书本.

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