甘肃高台骆驼城遗址区水患治理历史与现状

张虎元 朱飞 寇克红 梁桢

內容摘要：甘肃高台骆驼城遗址区分布有许三湾城及墓群和骆驼城遗址及墓群等国家级文物保护单位，坐落于祁连山前冲洪积倾斜平原地带，长期遭受季节性洪水灾害、冲沟侵蚀和地面积水等严重威胁。本文以许三湾城及墓群和骆驼城遗址作为重点研究对象，现场调查遗址保存现状，分析区域环境与遗址区洪水灾害的关系，总结工程性防洪措施的历史智慧。洪水治理工程措施以“防”和“导”为主要方略，包括汉魏晋时期的五道梁防洪坝、许三湾城及墓群南部平行于等高线修建的防洪堤与排洪沟、建国后骆驼城遗址周围区域的防洪堤坝等。针对骆驼城遗址依然存在的水患问题，提出了工程治理方案，主要包括冲沟回填和城内积水整治，期望提升该遗址的整体保护水平。

关键词：遗址保护;骆驼城遗址;防洪工程;水患治理

中图分类号：K854.3  文献标识码：A  文章编号：1000-4106（2019）01-0133-08

1 引 言

中国古代高度重视城内外的防洪问题[1]，例如，城市的整体结构设计为四面围绕城垣，并加以修筑护城河与护城堤坝。自春秋战国时期以后，城池开始将军事防御功能和防洪合为一体[2]。采用大型防洪工程保护丝绸之路上的商贸城市及大型墓葬群，在实际调查资料中并不多见。

骆驼城遗址区地处古代丝绸之路的河西走廊中间地带，主要包括许三湾城及墓群和骆驼城遗址及墓群。目前，针对西北干旱地区土建筑遗址的研究大多以病害特征[3]及加固保护技术方面[4]为主，对西北地区土遗址区域内的水患和防洪方面却研究甚少。骆驼城遗址区虽然处于西北的干旱半干旱地区，降水较少，但是其坐落于祁连山山前的冲洪积扇区域，黑河绿洲的边缘，特殊的地理位置使得暴雨造成的季节性洪水对遗址区造成了较大的威胁。查阅历史记录发现，遗址区从古至今一直存在着水患问题，主要包括洪水灾害、冲沟侵蚀和地面积水等，同时，人们面对严重的洪水问题一直做着不懈的努力。

本文以许三湾城及墓群和骆驼城遗址为研究对象，整理历史记录，分析遗址区的洪水灾害与区域环境的关系，说明历史上的防洪措施的合理性。在现场调查的基础上，提出骆驼城遗址水患治理的初步设计方案，为遗址防洪治理提供借鉴。

2 遗址价值与保存现状

2.1 骆驼城遗址及墓群

骆驼城遗址及墓群坐落于甘肃省高台县西部（图1），分布格局展现出中心为古城、周围为墓葬群的特点，遗存内容包括骆驼城遗址、骆驼城南墓群、骆驼城西南夯土台式墓群和五座窑遗址，如表1所示。骆驼城遗址在汉代是酒泉郡表是县地，唐代时此处设立了建康郡[5]。骆驼城遗址及墓群是全国重点文物保护单位，是河西地区历史文化资源分布的密集地带，对研究汉唐时期地方历史具有较高的科学价值。

骆驼城遗址地处戈壁沙漠地带，土遗址病害主要有城墙表层风蚀、雨蚀、基础掏蚀凹进、裂隙等。2008年4月，骆驼城遗址进行抢险加固工程，对墙体表面进行了防风化加固、墙体掏蚀加固、裂隙加固等，抢救已经濒临危险的文物本体，使文物本体得到了有效的保护。骆驼城遗址仍受洪水的潜在威胁，因骆驼城位于山水河西岸，暴雨季节猛涨的河水对遗址造成严重的冲刷，且长期冲刷侵蚀使骆驼城内外形成了数条冲沟，威胁着遗址的安全。

2.2 许三湾城及墓群

许三湾城及墓群包括墓葬群、农耕区、烽燧、防护工程等遗址，属汉、魏晋时期，为全国重点文物保护单位。许三湾墓群主要分布在许三湾城的周围，包括西南墓群、东墓群、北墓群、五道梁墓群，如表2所示，分布格局与骆驼城遗址及墓群相似，具有古城周围围绕墓葬群的特点。许三湾城是西北地区现存汉唐时期的古文化遗址，遗址保存完整，结构紧凑、坚固，是河西地区典型的古代军事防戍城池，为探索河西区域古代丝绸之路的历史提供了重要的实物资料。

许三湾城处于恶劣自然条件下，加之夯土原料自身薄弱，经过长时间的风沙影响遭到严重的损坏。20世纪90年代，移民开始进入遗址区垦荒，这对遗址与墓群造成了后续的破坏。2010年起，对许三湾城本体进行了保护加固工作。

3 区域环境与洪水灾害

3.1 区域地质与地形地貌

骆驼城遗址区位于祁连山山前冲洪积倾斜平原的中下游地带，坐落在沙漠砾石平原与细土平原的过渡带上，南临祁连山北麓榆木山，北接黑河绿洲边缘及沙漠，如图2所示。地势南高北低，愈向北坡度愈小，地势开阔，河床宽浅，呈漫流形式。

榆木山山前地带，以摆浪河为主的许多河沟开始下切平原，并最终于遗址区的西北方向汇集后流入黑河[6]。骆驼城遗址区南部为戈壁砾石平原，地表覆盖0.5m左右砂壤土，以粉土为主，一般干燥、硬塑，下伏巨厚层的第四纪砂卵砾石层;骆驼城遗址区内及其北部分布第四系冲洪积粉质黏土夹薄砂层，由南向北逐步增厚，普遍厚度3—15m不等，深部为第四系砂卵砾石地层;河两岸及河床中分布第四纪冲洪积粉质黏土夹砾砂层，抗冲刷能力较差。因此，当祁连山山洪暴发，由南至北冲刷时，洪水中会带有较多的泥沙，造成的破坏将使得洪水携带的泥沙淤积在绿洲上，使耕地荒芜，导致土地的沙漠化。

3.2 气象与水文

骆驼城遗址所在高台县，气候为温带内陆干旱型，夏季炎热干燥，春季大风频发，冬季干燥寒冷，全年无霜期大约150天，多年统计的平均降雨量约103mm，平均蒸发量约1923mm，年平均气温约7.4℃;全年最高气温在7月份，月平均气温在22℃以上，最低气温在1月，月平均气温在-9.7℃[7]。

遗址区域地表水的时间空间特点大部分取决于祁连山地区冰雪融水的时间空间分配、大气降水、垂直分带性与下垫面情况等。河川径流补给大部分来自大气降水，其次是冰川融水与地下水。河流经过祁连山以后进入平原地区，以人类活动的作用为主，径流在全年的分布发生了很大的变动。全年内的降水量与径流量分配非常不均匀，6月至9月为集中降雨季节，同时是径流高峰时间，而祁连山洪水大部分由暴雨产生，所以洪水通常出现在6月至9月，洪水历时较短，强度大，汇流面积广，洪水过程陡涨陡落，常发生洪涝灾害。

3.3 歷史洪水灾害

从表3可以看出，高台县城自古以来便有洪水灾害，波及范围较大，发生次数较为频繁。城址及墓群保护区的洪水威胁大部分来自南部的祁连山地区。集中降水会导致祁连山洪水暴发，山洪暴发时改道下泻，洪水由南至北冲刷，保护区南面冲沟较多，冲沟平时无水，所经地段均为坡积洪积物，上游冲沟深而宽，下游洪水发散，冲沟数量增多，同时冲沟明显变浅、变窄。汛期沟道洪水影响城址及墓群保护区的安全。

现代工程建设的兰新铁路（1952年）及兰新复线（1992年）、兰新快铁（2009年）、312国道（1981年）和连霍高速公路（2013年）从保护区南面通过，如表4所示。这些线性工程对原来分散的小股洪水不同程度地合并，使得汛期洪水更加集中于涵洞处，一定程度上加剧了洪水对保护区的破坏。而骆驼城遗址区位于祁连山支脉榆木山的北部，当山洪暴发时，洪水沿冲沟穿过现代工程建筑体后，就进入骆驼城遗址区，现场观察可发现洪水经过处的遗址墓葬受到了一定程度的破坏。由于城址及墓群保护区地势较低，常受到洪水的威胁，一旦发生暴雨洪水，遗址区域便成为首当其冲的受灾区，威胁遗址安全。

4 防洪体系

骆驼城遗址区处在黑河绿洲的边缘地带，特殊的地形地貌决定了骆驼城遗址区自古以来就受到洪水的威胁。汉晋以来，遗址区的防洪体系建设就已经开始。

古代指引城市防洪设计的要领可分为六个方面：防、导、高、蓄、迁、坚[2]。骆驼城遗址区的防洪历史中，主要采用“防”和“导”两种方式来防治洪水灾害。其中，“防”就是障水，即用修筑坝堤的方式阻挡洪水，使城外来的洪水不能冲入城址内，以保证城中的安全。第二，“导”是指疏导河流水渠，以此使洪水水位下降。这两种防洪策略得到五道梁遗存的印证，但被现代工程建设所干扰。

4.1 五道梁古代防洪体系

汉、魏晋时期，为了保护居民区和耕地、墓葬，建造了五道梁防洪工程[10]。它位于祁连山北、高台县城南的戈壁荒滩地带，距今有2000多年的历史，如图3所示。东西方向筑有五道土坝，西起肃南县明华区南部戈壁，东至临泽县南部戈壁，横贯许三湾墓群和骆驼城墓群，东西方向长度大约70km，从南至北分布东西走向的五道高7m到2m不等的防洪坝和附属导流渠。防洪坝主要作用于即可以阻挡洪水淹没田地村庄，又可以向下游疏导引水灌溉农耕区田地，充分利用洪水。五道梁在历史上多次遭受山洪冲刷和20世纪以来修筑公路取土等影响，现地表遗迹已断续不全，是古代水利工程遗址的一部分。

五道梁的走向为东西走向，与地形等高线大致平行，可见其修筑经过了缜密的勘测与设计。现在，最南侧的一道防洪坝被祁连山洪水挟带的泥沙所淤积，防洪坝南北两侧的高差达6m多。同时，此防洪设施具有明显的阻挡洪水和疏导洪水的作用，有些地段还是科学疏导洪水的回形设计。

4.2 许三湾城及墓群防洪体系

暴雨季节，遗址区南部从祁连山而来的沟道洪水威胁许三湾城及墓群的安全。2007年起，许三湾城及墓群南部设计修建了防洪设施和排水系统，防洪堤与排洪沟相结合。总体上，防洪堤和排洪沟从西向东呈“一”字形，如图4所示，把从兰新铁路的排洪建筑物下泄的沟道洪水拦截，向东全部泄入白水河。

许三湾城及墓群作为全国重点文物保护单位，依据《防洪标准》GB50201—2014的规定[11]，国家级文物古迹根据其文物保护对象的级别分为三个等级，故许三湾城址及墓群保护区防洪标准按一百年一遇洪水设计。防洪工程设计以疏导为原则，维护土遗址的保存环境，确保榆木山洪水不会对墓群和城址造成新的破坏;在满足文物本体安全的前提下，考虑防洪工程对遗址环境的干扰程度。本次防洪设计解决的是多处零散的沟道洪水，但重点保护区内无明显排泄洪水的沟道，故可行的防洪措施是在兰新铁路和重点保护区之间平行于等高线修建防洪堤和排洪沟，通过逐级分流、疏导，拦截进入重点保护区的沟道洪水，从重点保护区侧面选择合适的排洪途径，把汇聚的洪水排向安全的地方。

4.3 骆驼城防洪体系

骆驼城遗址位于季节性河流山水河的西岸，遗址主要受流经山水河、白水河洪水的威胁。以山水河为主的多条沟河开始下切平原，并于遗址北部逐步汇合而成山水河，尾水流入黑河。其中：在遗址的东侧及东南侧有山水河主沟和支沟两条，于城郭东南角处汇合，由于侧向冲刷严重，河道弯曲多变，目前已逼近遗址城墙脚下;遗址西北部有白水河发育，特别在北部已将部分城池切割而去，河道深度3m左右，宽度60—100m左右，向下即与山水河汇合，如图5所示。

新中国成立以来，为保护骆驼城免遭洪水威胁，根据保护区洪水汇入的范围，骆驼城遗址周围设计了以下防洪设施，构成了较为完备的防洪体系建设。

（1）1956年，高台县在骆驼城遗址的南面修建了一条西干渠防洪坝，长达6.8km，目的就是保障下游的骆驼城遗址以及骆驼城乡的农田、村庄等不受山洪侵害，有效地阻止从南部祁连山北麓榆木山而来的洪水对骆驼城遗址的威胁。

（2）20世纪80年代，在骆驼城遗址西墙西侧的冲沟底部有一条浆砌块石防洪堤，出露高约1m，这在一定程度上遏制了洪水对骆驼城遗址本体城墙的侵蚀冲刷。但由于近年的淤积作用，防洪堤远离城墙的一侧淤积了大量泥沙，靠近骆驼城城墙一侧堆积了大量风化崩塌堆积物，可见防洪堤有效防止了洪水使冲沟向城墙扩展。

（3）2003年起，在骆驼城遗址的东南方向——山水河东支流段内以及北侧白水河内侧修建了两条防洪堤坝，通过此措施，阻止了暴雨时期许三湾遗址南部坝堤泄入白水河上游的洪水和河内本身水流猛涨对遗址的危害，有效解决了洪水可能会对骆驼城造成的毁灭性破坏问题。

5 骆驼城水患治理工程

5.1 冲沟回填整治工程

骆驼城所在区域形成的洪水长年对古城址内外及城墙产生冲刷作用，暴雨洪流冲刷已经在骆驼城内、城外形成数条大面积冲沟。冲沟在北城、南城均有分布，主要为三条：西墙西侧冲沟（C1），北城冲沟（C2），南城东南角冲沟（C3），如图4所示。其中，C1冲沟是一条宽度大、深切的“U”型冲沟，侧壁陡立，横穿古城墙;C2冲沟上发育有4条大的支沟;C3冲沟的汇水范围较广，在南城东北角瓮城处破坏墙体，形成泄水口。以上的深大冲沟对现存城墙的稳定性构成了严重威胁，且对骆驼城的原始风貌造成不良影响。

针对骆驼城遗址的深大冲沟，2014年开始冲沟地质灾害整治工程，本着以不破坏文物和就近为原则，协调遗址保护区整体风貌的原则进行，因此，施工过程中需要减少对土遗址本体及周边自然环境的工程干预，在设计中采用传统的工艺和材料，保证文物环境的原始状。

治理措施设计为：沿现有冲沟布设集水井及铺设排水管道，然后对冲沟进行回填，即对铺设的排水管道进行填埋。针对冲沟回填设计，将回填土料分为两层，下层选取料场的砂砾石土，有利于排水;上层50cm选取与城内地面土壤相近的粉土，以便维持遗址的整体风貌。取土位置选在在骆驼城南1公里以外防洪大坝南侧，作为取料场，既在重点保护区外，又满足就近的条件。回填完毕后，在回填土体表面铺设5cm厚的散土以保证景观的一致性，不留下明显的人为施工痕迹。

5.2 城内积水治理工程

暴雨过后，雨水可在骆驼城内形成积水。在干燥的气候环境下，骆驼城遗址内低洼区的积水始终在持续不断地蒸发，土中的盐分随着毛细水上升也移到地表处，并在地表汇集，造成了地表盐碱化现象，尤其在宫城内盐分的富集非常显著，产生了黄色与白色的盐层，导致地面比较松软;此外，盐分会造成土建筑遗址材料的颗粒化、散体化，进而导致本体城墙基础持续凹进，随时间推移极易造成上部土遗址的错落与倾倒，最终威胁遗址的整体安全。

排水设施建设是基于周围冲沟回填工程进行的，主要设计为：沿古城内现有冲沟（C1、C2、C3）布设集水井并与排水管道连接将城内积水排出，同时对突发性降雨引起的小范围洪流起到疏导和排泄的作用。集水井设置尽量利用现有城内冲沟地形，且优先设置在冲沟交汇处;为防止地表土体流失，在集水井中设有反滤层。此外，在冲沟前缘可设截水沟或拦水土堤进行引导。

C3冲沟汇水范围较广，所以此处设置排水渠，水渠上方铺设钢筋混凝土板，设置成观光步道;对于城外回填冲沟处设置浅埋排水管，利用现有城外冲沟地形，排水管位于冲沟低洼处，与集水井相连，构成完整的排水体系;对于回填砂卵砾石厚度大的冲沟回填区，可不设置排水渠，利用砂卵砾石良好的透水性使雨水下渗。

6 结 论

（1）骆驼城遗址区位于祁连山前倾斜平原的特殊地理位置，使祁连山洪水对遗址区产生威胁，同时遗址区南部的现代工程建设对分散的小股洪水进行合并，一定程度上加剧了洪水对遗址区的破坏。

（2）汉、魏晋时期的五道梁防洪坝，其功能一是阻挡洪水淹没耕地，二是向下游疏导引水灌溉田地，充分利用洪水。

（3）2007年起，针对许三湾城及墓群的防洪措施，设计采用防洪堤与排洪沟相结合的形式，拦截从南部而来的洪水，向东全部泄入白水河。

（4）针对骆驼城遗址的防洪问题，设计在骆驼城遗址的西墙西侧、北侧白水河内、东南方向山水河内和遗址南侧修建完备的防洪体系。

（5）针对骆驼城遗址形成的冲沟侵蚀、城内积水问题，整治设计为：沿现有冲沟布设集水井及铺设排水管道，然后对冲沟进行回填。针对冲沟回填，设计回填土料分为两层，下层选取砂砾石土，上层50cm选取与城内地面土壤相近的粉土。

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