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基于水利工程史视角的红旗渠价值研究

2019-03-15岳晓娜张永青

安阳工学院学报 2019年3期
关键词:红旗渠隧洞水利

岳晓娜,张永青

(中原工学院马克思主义院,郑州451191)

“水利”一词出自《吕氏春秋·慎人》:“掘地财,取水利。”高诱注:“水利,濯灌。”纵观历史,水利始终在我国历史进程中发挥着重要的作用。我国各个历史时期修建了如都江堰、灵渠、郑国渠、引漳十二渠等众多的水利工程,积累了大量兴水利、除水害的水利建设经验。20世纪60年代修建的红旗渠工程位于河南省林州市,历时近十年修建完成,它全面改善了河南林县(现林州市)人民的生存环境,解决了人畜饮水困难,为工农业生产提供了水源,被林州人民称为“生命渠”。红旗渠工程继承了我国古代精湛的治水和垒砌技术,并运用当时所能掌握的爆破技术,在仅有28名专业技术人员的条件下,完成了举世瞩目的大型水利工程。那么,红旗渠工程继承了古代哪些治水理念,如何运用我国古代水利工程技术,在我国水利工程技术史上有什么样的地位和价值呢?

一、红旗渠工程对我国古代治水理念的继承

我国很早就有了对水资源环境的运用与研究。富含中国传统哲学智慧的“天人合一”思想,传达着人与自然和谐相处的自然观。我国先民逐渐认识到水是可以被人类支配利用的,并在长期实践中形成了成熟、科学的治水理念。不同历史时期出现的《山海经》《水经注》《河防通议》《农政全书》《治河方略》《海塘录》《泾渠志》等著作,记载了古代大量的治水理论与实践,为后人留下了宝贵的财富。红旗渠工程的可贵之处在于它广泛继承了我国古代水利思想和技术,证明了我国古代水利工程思想与技术有着顽强的生命力。

(一)红旗渠工程运用了古代对治水规律的认识成果

《管子·度地》:“杜曲激则跃,跃则倚,倚则环,环则中,中则涵,涵则塞,塞则移,移则控,控则水妄行。”[1]生动地揭示出了水流自然运行的规律,即河道弯曲时水流变急,在弯道处会产生水面环流现象,冲刷、挟带走河底的泥沙,造成泥沙沉积,导致河流自然改道,洪水泛滥、肆意妄行、最终殃及百姓。红旗渠工程在继承古人对水流运行规律认识的基础上,考虑了弯道环流作用和排沙泄洪,是古代水利科学思想的极好运用。

1.巧妙运用水流及泥沙运行规律

红旗渠工程的规划和渠线布置,遵循水流运行规律,充分继承了古代的水利智慧。红旗渠建设者在工程实践中科学地规划渠线,遵循弯道环流运行规律、泥沙运行规律,运用渠道水力坡降原理和有压流水力学原理,使用不同的坡降比例有效减少了水头损失、降低了水的冲击力,避免了渠墙损坏。

2.遵循水利规划的整体观

从都江堰、灵渠、引漳十二渠、郑国渠、白渠到京杭大运河的水利工程实践告诉我们,我国古代的水利工程综合考虑多种因素,水利规划呈现出系统性、整体性的特点。大禹治水“以疏代堵”的方略是历史记载最早的成熟水利思想,建成两千多年至今仍在运行的都江堰水利工程遵循自然水流运行规律、泥沙运行规律、水流落差及季节气候规律,综合考虑地质结构复杂性、生物多样性,合理选择水源位置,科学设计分水鱼嘴、飞沙堰、宝瓶口等重要水利枢纽建筑,根据灌溉需要巧妙分配内江和外江的水流,既保证了上下游农业灌溉,又避免了洪涝灾害,是举世闻名的水利工程典范。引漳十二渠又称西门渠,位于今豫冀交界地带,是战国初期以漳水为源的大型引水灌溉渠系。引漳十二渠工程继承了大禹治水的以疏导为主的思想,根据地势高差、水流运行情况,开凿出十二条不同水位的引水渠,为下游的农田灌溉和防洪做出了巨大贡献。不难想象,两千多年后同为引漳工程的红旗渠可能会从战国引漳十二渠中汲取工程设计灵感。红旗渠工程从渠系总体布置到渠首水利枢纽的规划,再到“长藤结瓜”式的节水、蓄水模式,都沿用了中国古代系统、整体的治水思想和水利工程技术,体现了红旗渠工程尊重自然、征服自然、改造自然的科学工程观。林州人民经历了从无水、思水、盼水、找水到引水、用水、水长流的艰苦历程。红旗渠既传承了我国古代的传统治水理念,又创造性运用现代水利科学理论和技术方法,形成了独特的水利规划思想,建设了当时条件下无与伦比的引水体系,推动了中国水利科学技术的进步和发展。

(二)红旗渠继承了我国古代水利工程的建筑范式

两千多年的大型水利工程建设成果显示,我国很久以前已经形成了一套完整的水工建筑范式,从无坝引水到有坝引水,从源头水利枢纽建设到引水隧洞、渡槽、分水闸建设,有着一系列完整的建筑规范。这些治水智慧和治水实践经验一直影响着子孙后代,并在实践中得到不断丰富。从两千多年前的引漳十二渠、都江堰、灵渠、郑国渠等著名水利工程,到现代的葛洲坝水利工程、小浪底水利工程和长江三峡水利工程,都遵循着相同的水工建筑范式。在红旗渠工程中,包括渠首水利枢纽的拦水坝、溢水坝,渠线上控制性工程空心坝、分水闸、排沙泄洪闸等在内的重要水工建筑,同样不仅沿用了古代传统的水工建筑范式,而且还做了进一步革新。因此,可以说没有我国传统治水思想的不断积累和水利技术实践经验的长期积淀,就不可能有当代红旗渠工程的巨大成就,更遑论红旗渠精神的诞生和传承。

(三)红旗渠工程创造性运用了我国古代“长藤结瓜”式蓄灌模式

“长藤结瓜”是对我国长期以来一些水利工程蓄灌系统的形象化概括,顾名思义就是在整个引水规划中布置多条渠线,在渠系上连接水库、蓄水池、池塘等调蓄设施,从而实现非灌溉季节渠水经支流进入库塘蓄存、灌溉季节随时输水灌溉。渠线犹如瓜藤,水库、池塘犹如一个个的瓜,故称长藤结瓜式蓄灌系统。据记载,战国时期修建的军事水利工程——白起渠是我国最早出现的著名的“长藤结瓜”式的引水灌溉工程,建设时间比著名的都江堰水利工程还要早23年,《大元一统志》载有“长渠起水门四十六,通旧陂四十有九”,即指长渠有49口堰塘与渠道相连,常年蓄水,忙时灌田。公元前七世纪兴建的灌溉工程期思陂,就是利用大别山之水,在泉河、石槽河上游修建水陂塘,形成“长藤结瓜”式的灌溉体系。西汉著名水利工程六门堰,在《水经注》中有记载:“杜预继信臣之业,复六门陂,遏六门之水,下结二十九陂。诸陂散流,咸入朝水(今刁河)”。六门堰之水由6个水门流出后,沿途形成了29个陂塘,形成了典型的“长藤结瓜”式的灌溉系统。红旗渠工程的灌溉模式同样沿用了这一引水灌溉体系,形成了一套“引、蓄、提、灌、排、电、景”成熟配套的引水灌溉体系,可以按需进行分段输水和取水,不仅很好地控制了水流,又实现了节水,至今仍是当地农业灌溉的主要水源,仍在发挥着重要的作用。

二、红旗渠工程对我国古代水利工程技术的发展

经过长期的水利技术实践,我国古代逐渐形成了水利勘测、河道疏浚、截流、筑坝、凿洞、渡槽(桥)、分水排沙、防洪和土石方工程等一系列严密成熟的水利科学技术体系,这些技术至今仍被作为指导性技术范式广泛运用于水利工程建设。红旗渠工程在使用现代科技的同时也从史上著名工程中汲取了传统技术的精华。

(一)红旗渠工程对水坝枢纽工程技术的发展

红旗渠工程在渠首枢纽工程技术中成功继承了古代水利枢纽的主要范式,建设了渠首拦河溢流坝、引水隧洞、引水渠、进水闸、泄洪冲沙闸,为无调节河道自流引水。红旗渠渠首由拦水坝、进水闸和泄洪冲沙闸组成,其中冲沙闸在进水闸上游左侧共2孔,单孔宽2 m,该闸底低于进水闸底1 m,闸上游作成约1/20的陡坡导沙廊道,同时在进水闸前设立与渠道水流方向呈30°夹角的直墙导沙槛,防沙入渠,退水冲沙流入浊漳河。当河水小于25 m3/s时,可将河水全部引入总干渠。当洪水发生时除渠引水外,其余分别由溢流坝和冲沙闸泄入坝下游。

(二)红旗渠工程对渡槽、隧洞等水利技术的发展

渡槽、隧洞在红旗渠工程中始终是难啃的骨头,建设者们在工程条件非常有限的情况下,依靠传统施工技术,创造出一个又一个工程奇迹。一是土洋结合的放线测量方法。由于红旗渠沿线为崇山峻岭,又极度缺乏现代测量器械,传统的测量方法和水工技术便有了用武之地,建设者因地制宜、就地取材,在沿用传统放线测量技术基础上创造出了土洋结合的放线测量方法。二是在渡槽施工技术上的创新。在建设桃园渡槽工程时,建设者不宥于传统渡槽建设工艺,而是采用了120°圆弧型渡槽,设计成桥下导洪水、桥槽内过渠水、槽顶设路面供车辆和行人通过的多功能渡槽,解决了渠河交叉、公路与河流交叉的矛盾,又遵循了河道的自然流向;既减少对农田和耕地的破坏,又保护了自然生态环境。三是水坝技术的创新。红旗渠白家庄空心坝工程是又一在古代溢流坝技术基础上的创新工程,建设者从溢流坝底部横向设置了双孔隧洞(故称为空心坝),该坝坝体呈弓形,以增强对上游河水的抗压能力,渠水从坝下横穿而过,空心坝顶部可以拦住浊河蓄水,又不妨碍行洪,巧妙地解决了渠河交叉的矛盾,还具有拦沙、排沙的功能;坝下建阶梯状消力池,具备除沙和消力作用;往下是干砌大块片石护滩,减缓水流冲击又避免河道大量泥沙的淤积。坝南北两头各设4.4 m高的导水墙,使洪水聚向河中导入坝外,行洪能力1500 m3/s,可通过百年一遇洪水,1975年通过860 m3/s的洪峰,大坝安然无恙。红旗渠空心坝具有水坝与引水隧洞两个作用,能同时进行控水和引水,巧妙了解决了河水与渠水交叉的矛盾,是对我国传统水坝枢纽工程技术的创新。四是引水隧洞技术的创新。在曙光洞的开凿中,为减少工程方量,建设者采用了直线开凿隧洞的方式,鉴于山体过长的状况,他们没有采用从山体两端双向开凿的传统形式,摒弃了复杂的曲线隧洞放样,而是采用了折线隧洞设计,借鉴新疆坎儿井开凿技术,从山体上方沿隧洞位置同时开凿34个竖井,从2个作业面扩大到68个作业面,既满足通风、出渣要求,同时又满足隧洞引水的需要,创造出了独一无二的竖井式的隧洞,有效提高了工程效率,节省了工程材料,缩短了施工周期,又达到了工程质量要求[2]。

(三)红旗渠工程对灌溉技术的发展

红旗渠形成了科学合理灌溉系统,有70 km的总干渠和3条主干渠,有遍布全灌区的支渠、毛渠,并结合水库、蓄水池、水塘,形成了覆盖整个林州的农业灌溉网络,是我国传统的“长藤结瓜”灌溉模式在当代的崭新应用。红旗渠在渠系规划布置上将总干渠以下由分水岭向三个方向延伸展开三条干渠:第一干渠从分水岭起到合涧村与英雄渠汇合,第二干渠从分水岭起至马店村东流入安阳县,第三干渠从分水岭起至东口分水闸。渠系配套工程修建了支、斗、农渠和库、池、井、站等,沿线建有一二类水库、塘堰以及各种建筑物,利用渠水自然落差兴建小型水力发电站,建成“引、蓄、提、灌、排、电、景”相统一引水灌溉体系。通过上述主配套工程,红旗渠水旱时灌溉、涝时入库,水资源得到了充分利用,这对十年九旱的林州来说,无疑最为科学合理。

(四)红旗渠工程建设对水利工具及材料的创新

红旗渠工程处于多山丘陵地带,施工条件恶劣,在三年自然灾害的特殊时期,资金材料严重缺乏,工具严重不足,林州人民发扬自力更生、艰苦奋斗的精神,土法上马,制造了大量施工工具。被称为“水鸭子”的简易水平仪的发明是一个范例。红旗渠要穿越崇山峻岭,坡降决定了红旗渠的成败,总干渠1/8000的落差不能有任何差错。“时任林县县委书记的杨贵最担心的就是技术测量数据的可靠性。这么大的工程,万一技术数据有误,渠修成了,水却引不过来,劳民伤财,自己真要成为历史的罪人了。”[3]当时的测量技术力量非常厚薄,测量设备更是奇缺,他们就发明了简易水平仪,将一只空碗放在盛满水的盆里,在空碗上放上一根直棍,通过棍子两端的两点和要测定的点共三个点连成一条线,来测定坡降是否准确。红旗渠的建设者不仅要解决工具问题,而且还要解决施工材料问题。他们在传统暗窑烧石灰方法的基础上创造了明窑堆石烧灰法;他们按照传统火药的制作方法就地取材,用化肥、牛粪加锯末等材料发明出了新的土炸药制作技术;借鉴传统方法改进发明了土水泥;在开凿隧洞中改进了传统的打炮眼方法。

三、红旗渠在我国水利工程技术史上的价值

(一)红旗渠工程技术的哲学价值

红旗渠建成通水已经半个多世纪了,它优美的身姿吸引了无数人的目光,它坚固的身躯赢得了无数人的赞扬。2013年9月,红旗渠被北京国际设计周评委会授予“经典设计奖”,这是继天安门观礼台和青藏铁路后我国第三个建设项目获此殊荣。设计大奖评委会主席王敏称,“红旗渠凝聚了中国人的创造力,依太行山而建,就地取材,在没有破坏环境的前提下,解决了50万人的饮水问题,至今仍在发挥作用”[4]。红旗渠工程之所以成为经典,是因为它近十年的建设中形成了独特的系统工程思想和方法。水利建设不只是一个工程技术问题,而是一个与社会、经济、政治、环境等密切相关的系统科学问题。水利规划与建设的合理与否直接影响到区域的生态环境和当地的经济社会发展[5]。红旗渠工程最大的历史功绩是解决了林州人民的生存问题,据林州市红旗渠灌区管理局统计,1990~2017年间农业灌溉与农村居民用水年均供水量5857.39万立方米,工业与城镇居民用水年均供水量324.35万立方米,发电用水年均供水量1315.25万立方米。不仅如此,红旗渠还为林州的经济蓬勃发展、社会持续繁荣提供了重要保障,是名副其实的“生命渠”“幸福渠”。红旗渠工程发挥的综合效益诠释了水之于人类生存与发展的意义,昭示着水利工程在国民经济中的基础性地位。

当然,从工程哲学角度看,没有永远不朽的工程,如同没有永远不灭的生命一样,任何工程都属于人造物,根据人类不同的利益和目的均有各自的不同使用周期。就红旗渠工程来说,在大自然的长期洗礼下,渠体难免出现自然老化、渗漏和坍塌现象。辩证地看,工程是人类为了生存需要本能地进行改造自然的劳动成果,只要工程建造之后的自然环境更加适宜人类生存,就是一个好的工程。红旗渠的伟大之处就在于它做到了在遵循“水性就下”的自然规律和泥沙、水流运行规律的同时,既不破坏山体结构又不占用农田,红旗渠工程50余年持续运行,至今依然发挥着重要作用,当地的自然环境、人类生存生活条件、工农业生产条件得到了极大改善,实现了工程与自然的和谐共生。现代工程建设必须充分借鉴传统科学技术方法,只有在继承中创新,才能最终实现人与自然、人与工程的和谐共存。红旗渠工程推动了水利科学技术的发展,促进了我国古代水利思想的传播和工程技术的推广,为现代生态水利建设积累了丰富的实践经验。

(二)红旗渠工程技术的现实价值

科学技术的进步推动了历史前进的车轮。恩格斯指出,“在马克思看来,科学是一种在历史上起推动作用的、革命的力量”[6]。纵观我国不同历史时期的水利工程,无不凝结着劳动人民的科学智慧。我们对红旗渠工程建成以来所创造的巨大价值的认识,要在肯定红旗渠政治价值、精神文化价值及旅游价值的同时,更要公众认识到其工程价值、生态价值、经济价值等,进而引导人们在现代工程建设实践中进行哲学反思并牢固树立生态和谐的工程观念。从工程价值上看,红旗渠工程在现代水利史上占有重要地位,创造了在当时条件下最好的工程质量,已经成为工程经典,对后世的影响极为深远;从生态价值上看,红旗渠被称为“生命渠”,建成通水后林州的生态发生了根本性变化,气候湿润了,山变绿了,河流有了生机,一个青山绿水的新林州出现在巍巍太行山区;从经济价值上看,红旗渠的运行极大地推动了当地工农业生产,通水后总引水量已超80亿立方米,54万亩耕地得到灌溉,粮食亩产由当初期100公斤左右增加到500公斤左右,林州的经济总量跃居安阳市之首,甚至在豫北地区也首屈一指;从政治和文化上看,红旗渠被作为新中国的奇迹吸引了众多国际友人参观,建设过程中创造的“自力更生、艰苦创业、团结协作、无私奉献”的红旗渠精神,成为中华民族精神财富的重要组成部分,红旗渠1996年被国家教育委员会等6部委命名为全国中小学爱国主义教育基地,1997年被中共中央宣传部命名为全国爱国主义教育示范基地,2010年被中共中央纪律检查委员会、中华人民共和国监察部命名为全国廉政教育基地,发挥着巨大的宣传教育作用;从旅游价值来看,红旗渠景区已经成为全国重点文物保护单位和全国著名景区,目前正在申报世界文化遗产,意味着红旗渠绿色生态旅游和红色旅游价值正在日益上升。

综上所述,红旗渠工程在我国水利技术史上具有重要的地位,它不仅继承了我国古代水利科学技术的精华和精益求精的工匠智慧,而且多方面创新水利工程方法,为现代水利工程技术的发展提供了宝贵经验。

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