姜席堰灌溉工程遗产技术特征及价值分析

周土香，姚剑锋

(1.龙游县林业水利局，浙江 龙游 324400;2.浙江水利水电学院 建筑工程学院，浙江 杭州 310018)

姜席堰位于钱塘江支流灵山港下游，龙游县后田铺村，于2018年8月14日被列入第5批世界灌溉工程遗产名录，这是姜席堰近700年历史上一个具有里程碑意义的大事。它凝聚了古代龙游人民的勤劳智慧，是龙游人民与大自s然作斗争延续龙游农耕文明的伟大创举。那么，姜席堰蕴含了古人哪些智慧结晶和生态价值？对现代水利工程有何启示？

1 工程概况

姜席堰始建于元朝至顺年间(1330-1333年)，由蒙古族察尔可马任龙游达鲁花赤时主持兴建，距今已有680余年历史[1-2]。工程由上堰、下堰两部分组成，为纪念主持和赞助建堰有功的姜、席两位员外，分别把上堰称为姜村堰，下堰称为席村堰(现简称为“姜堰”“席堰”)，合称姜席堰[3-4]。

遗产工程主要功能以灌溉为主，兼顾城市生态引水，姜席堰引水入城濠生态水系，至今还保存完好。灌区分布有东、中、西3条全长约50 km的干渠和支渠，现灌溉面积2 333.33 hm2，涉及3个乡镇街道21个行政村。17世纪灌区还有子堰72座，沿渠设有水碓、筒车、麻车、竹制倒虹吸等47个[5]。目前，还保存有以水碓命名的村庄。

组成渠首的主要部分有拦河堰(姜堰)、溢流堰(席堰)、进水口及堰洞(现已堵塞废弃)，俯瞰图如图1所示。姜堰位于上游，江心沙洲头部，堰长100 m，堰宽32 m，水位落差约2.3 m；席堰紧接江心沙洲尾部，堰长70 m，堰底宽30 m，水位落差约3.5 m；沙洲处于河道中间，上连姜堰，尾接席堰，长400 m，宽150 m，与姜堰、席堰连接成600 m长挡水堰坝[5]。

图1 渠首俯瞰图

内江引水道位于沙洲左侧，宽25 m，长约420 m，末端与左侧进水闸相连。进水闸共3座，其中，席堰左侧2座共设4孔闸门，修建于20世纪70年代，通过东、中、西干渠引水灌溉至龙洲街道、占家片；姜堰右侧1座，于2012年新建，通过暗涵引水至右岸的东华街道灌区。冲砂闸位于席堰左侧，安装铸铁启闭机2台，修建于20世纪70年代。堰洞位于席堰对面的蛇山脚下，于建堰初期人工开凿，长50 m，底宽1.5 m，高16.4～3.5 m。据记载，明崇祯十三年(1640年)，因“溪低而堰颈高，水阻不能下”，知县黄大鹏开凿新的进水口(即现在进水闸)，使用了300多年的堰洞从此废弃，现只留下部分堰洞遗迹[5]。

2 主要技术特征

姜席堰的修建及其运行管理，都遵循着自然运行的生态法则。世界灌溉遗产委员会评价：“姜席堰是古代山溪性河流引水灌溉工程的典范。其工程布局、工程技术体现了传统水利中天人合一的基本理念，蕴含着深厚的历史文化价值和科学技术价值。”姜席堰这种尊重自然、天人合一，顺应河势、水势，不过多人为干扰河流的生态治水理念，体现了对自然规律的尊重和应用，反映了人与自然的和谐与平衡，这正是姜席堰主要的技术特征和价值所在。

2.1 统筹谋划，安全合理——工程选址

所有水利工程最重要的一个问题就是选址，坝址选择对工程结构稳定性起着至关重要的作用，尤其是在灵山港这种暴涨暴落的山溪性河流中修建堰坝，对堰坝基础抗洪水冲刷破坏能力的要求非常高。姜席堰选址可谓巧夺天工，堰址刚好是灵山港从南部山区过渡到平原出山口的咽喉部位，河道地势相对较高，在此处筑堰与下游平原地带形成较大的落差，不仅可以最大限度地保证农田面积的自流灌溉，实现灌溉效益最大化，而且，河道出了山口，江面骤然变宽，流速逐渐慢了下来，对堰体冲刷破坏能力也大大减小了。同时，此处河床岩基裸露，河势相对稳定，既利于工程布置，节省工程投资，又利于工程长期安全运行。

2.2 巧借地形，因势利导——工程布置

姜席堰综合考虑河流水文及地形特点，巧妙地借助灵山港“S”形河湾以及河道中分布的自然江心沙洲、两岸山体，在尊重河流自然规律的基础上对这些自然资源进行利用并适当改造，以最小的工程投资成功解决了施工期基础的冲刷破坏，修建完成了伟大的灌溉工程，实现了引水灌溉、防洪度汛、排沙淤积等一系列技术难题。

(1) 借用两岸山体稳固河床。姜席堰左岸分布有蛇山，右岸分布有龟山，这两个天然小山包山体稳定，地势较高。此处河势相对稳定，修筑堰坝，不仅可以节省修建两岸防洪堤的工程投资，还能避免洪水对两岸的冲刷破坏。此外，河道摆幅变迁影响极小，非常有利于堰坝稳定和河床稳固。

(2) 借用沙洲实现自动分水、引水、排沙和安全度汛。江心沙洲是整个枢纽工程最关键的部分，可以说它是枢纽实现灌溉功能最重要的因素。第一，以河道中约5.33 hm2沙洲为纽带，上连姜堰，下接席堰，将姜堰、席堰连接成一个整体，形成一条长约600 m的挡水堰坝。同时，又巧借左岸蛇山山体，形成长420 m自然引水道，使河道在此处一分为二，形成了内外二江，实现自动分水作用。第二，姜堰位于沙洲头部，主要起截流壅水作用，沿轴线斜向上游与主河道成123°夹角，使引水道入口成喇叭状，根据弯道动力学原理，河道内水就很容易骤扰到引水道入口这个位置，流量相对集中，尤其是枯水期可拦截上游大部分来水入引水道。然后通过内江引水道，导入灌溉渠道，多余水则通过江心洲末端的席堰下泄主河道，实现自动引水灌溉作用。第三，洪水期间，由于姜堰所处的外江落差大，带有大量泥沙的高速水流，遇姜堰后，可快速翻滚入外江主河道，流向下游。而内江引水道由于落差小(姜席两堰落差仅10 cm)、坡度平缓、流速缓慢，流进来的几乎都是泥沙含量较少的表层水，剩余泥沙再通过席堰左岸冲沙闸排入下游，实现自动排沙。第四，在沙洲下游约2/3部位设置溢流堰(因深藏于沙洲密树丛林中被众人遗忘)，其泄洪槽横向贯通沙洲，洪水期间将引水道(内江)水分流下泄于外江主河道，大大减轻了姜堰、席堰的防洪压力，防止江心沙洲被洪水冲刷破坏。泄槽出口偏向下游，洪水出槽后撞向对岸龟山岩体，实现二次消能，然后归入主河道。姜堰、席堰、溢流堰相互作用，有效地保证了工程安全度汛。

(3) 利用堰洞防止产生内涝。堰洞位于引水道凹岸，此处流量高度集中，是内江水进入灌区平原的命门，其形状和尺寸也是非常值得研究的。它设计成一个高而瘦的拱形门状，窄而深，既可以满足下游灌溉，又可有效控制洪水进入平原地带，防止下游产生内涝。文献记载，“引水不引洪、水害变水利”，至于它为何废弃不用文献记载并不详细，需进一步考证研究。

2.3 就地取材，朴素稳固——结构特点

(1) 大缓坡。从外观看，姜堰下游堰面设计为1∶8的大缓坡，主要起消能作用；席堰地处狭窄支流上，堰顶设计为弧形，可大大减小洪水过堰的单宽流量，缓解对下游基础冲刷。

(2) 牛栏仓。堰脚采用松木框架结构，也就是当地百姓俗称的“牛栏仓”，这种结构最大特点是适应地基沉降能力非常强，可以有效解决山溪性洪水对基础冲刷破坏等问题，而且基础施工可带水作业，大大减少了施工难度，缩减了施工工期[6]，同时也验证了松木“干千年，湿千年，不干不湿只半年”的俗语。

(3) 土材料、土办法。姜席堰建筑材料以当地松木、卵石为主(图2-图3)，在2012年水毁修复之前，堰面可清晰地看到许多河卵石，这些卵石河滩上到处都是，具有就地取材、造价低廉、施工简便等优点。堰体表面采用三合土(黄泥、沙、石灰加豆浆)捣实防渗，起胶结作用。下游用大卵石铺砌成消能护坦，防止基础冲刷[5]。

图2 松木

图3 卵石

2.4 子堰、水碓、筒车——智慧水力

姜席堰地处丘陵，局部渠系落差较大，古人便用卵石和三合土砌筑成高低不一的子堰来调节水位，引水灌溉。文献记载，17世纪灌区有子堰72 方[2]；沿渠竹木制成的转轮筒车有15 部，用于提水灌溉；木制水碓32 座[2]，方便农户利用水头落差从事粮油加工业。这些设施一直延续到20世纪70年代，至今还保留有水碓遗址和以水碓命名的村庄。

3 价值分析

世界灌溉工程遗产评选的意义之一，就在于学习古代的人文思想与可持续灌溉利用的智慧，汲取经过历史检验的科学理念，帮助我们在工程规划、设计和管理中实现可持续发展[7-8]。

3.1 尊重自然、因地制宜的设计理念

姜席堰建造保留了河道原有的水流特性和地理特征，避免对周边环境产生负面效应，体现了古人认识、尊重、合理利用河流特性等自然规律的科学严谨的生态治水理念。灵山港属山溪性河流，河道形态蜿蜒曲折，河岸植被茂密，河床起伏多变，这些现象是几千年历史演变形成的，这些因素有利于减少河水流速，消减洪水破坏能力。还有多年冲积形成的沙洲、浅滩、深潭、凹岸、凸岸等，既是调整水流方向需要，也是生物迁徙廊道，更是河道景观和生物多样性的基础。然而，曾几何时，水利技术人员裁弯取直，人为侵占河道，改变河流形态，如姜席堰下游后田铺段，20世纪90年代初修建“三江”治理工程时，将“S”型河道裁弯取直后，反而适得其反，造成洪水更大破坏力。河道行洪断面经裁弯后大大缩窄了，现在一下雨，径流便迅速汇集，加大了该段河道洪峰流量，造成该段河道两岸堤防基础多次淘涮破坏，此处的庆丰堰也遗址不存，直到近年才下移重建一座低堰。这是值得我们深刻反思的，面对今天过多的人为干扰河流导致的生态破坏问题，姜席堰这种科学的设计理念非常值得研究和借鉴。

3.2 开发有度、协同共生的基本原则

(1) 姜席堰的建造，不仅统筹了左右岸、上下游的用水平衡，也充分考虑了整个灌区老百姓生产、生活的用水需求，还兼顾了灌区工程体系、自然体系和经济社会体系的协调统一。

(2) 姜席堰的建造，体现了治水之“度”、与水和谐相处的基本原则。灵山港水资源时空分布不均，降雨量主要集中在4—10月份，来水量占全年总量的80%，但洪水暴涨暴落，水资源利用率极其低下，百姓苦不堪言。姜席堰根据季节变化、洪枯差异，结合地形、河势，建造了姜堰拦水、席堰泄洪、“S”形河湾引水，调整了河道流量分配及流向，形成自主协调、自我平衡的动态系统，这种自然、简易的水量调节方式，基本满足了下游灌区用水需求，达到相对的水量平衡。如今，随着经济发展，用水量大幅度增加，尤其是通过沐尘水库对灵山港实施调节，高标准的渠系工程纵横分布，为拦蓄雨洪、错峰用水、科学配水创造了良好的条件，保障了灌区均衡受益。

3.3 以人为本、可持续的发展思想

姜席堰历经700多年的变迁，仍然发挥着巨大效益，体现了以人为本、可持续发展理念的运用。

(1) 在工程设计中注重环保。姜席堰建筑材料以当地松木、卵石为主，堰脚采用松木框架结构，即当地百姓俗称的“牛栏仓”，与现代合金网袋抛石结构原理相同，在现代水利工程基础防冲处理和防汛抢险工作中得到广泛应用，这是传统“牛栏仓”结构技术以新的方式延续着生命。

(2) 姜席堰对保障粮食安全具有重要作用，受到历代朝廷和地方官员高度重视，也得到灌区民众的认可和尊崇。在近700年漫长历史中，姜席堰形成了“官督民办”的管理方式，至16世纪末已形成了固定的岁修制度，设有分堰节、开堰节，清代设有堰工局，实施堰长制，堰长、堰董、堰夫，各司其职，共同维护姜席堰灌溉工程[9-10]。当时的“堰长制”与现代的“河长制”一脉相承，这种官方与民间结合的工程管理体制，体现了受益群体共同参与建设和管理的社会组织形式，这是千年来姜席堰持续发展的精神动力。

4 结 论

姜席堰是古代山溪性河流引水灌溉工程的典范，承载着传统“尊重自然、天人合一”“因势利导、因地制宜”的生态治水原理，体现了古代对自然敬畏，对堰坝和河道各要素统筹考虑的系统思维方式，蕴含着深厚的历史文化价值和科学技术价值。姜席堰“官督民办”的社会自治方式以及堰长制、堰工局等社会组织的管理创新和可持续发展理念，为现代水利工程规划设计、运行管理、水生态文明建设提供了重要的启示和借鉴作用。传承优秀的历史遗产，借古鉴今，启示未来，这是我们申遗的意义所在。