京杭大运河高邮段救生港闸遗址考证

马家宝,陈晓东,袁杨程

(1.安徽建筑大学 研究生院，安徽 合肥 230601;2.浙江水利水电学院 浙江水利与海洋工程研究所，浙江 杭州 310018;3.南京林业大学 土木工程学院，江苏 南京 210037)

高邮市是江苏省首批省级历史文化名城。春秋战国时期，吴王夫差挖下修凿邗沟的第一锹土，秦王嬴政于公元前223 年在此筑高台、置邮亭，煌煌一部高邮灌溉史由此开篇。高邮灌区无论从人文方面还是地理方面看，都处于南北的交汇处[1]。在元代以前，该区域的高邮湖及运河曾经发生过多次变动。黄河南流，特别是在明清时期，里运河南北地势颠覆，导致水流方向发生改变，淮河出海无路，因此黄河携淮河从洪泽湖下泄入江[2]。运河溢涨，减河排水至下河地区等，对区域农业水环境及农业用水的改变产生了重要影响[3]。

据史料记载民国二十二年(1933年)，为了使运河方便农田灌溉，保证运河水不往高邮湖流出，确保有足够的水位能够通航，维持运河的货物正常输送，导淮委员会决定在邵伯等地建设功能更齐全的船闸，封闭运河西堤的所有缺口，只保留了高邮附近的小船闸，东堤的水闸缺口暂不封闭，待农田灌溉结束后再关闭东堤的水闸，保证运河的正常航运。民国二十四年(1935年)夏，高邮灌区旱情严重，运河水位偏低，航运无法正常运作，导淮委员会意识到必须引高邮湖湖水入运河，放弃原先封闭西堤的计划，来维持运河的正常航运、灌溉。据民国二十五年(1936年)10月8日《新江苏报》报道：“救生港闸清槽放样，亦由局(江北运河工程局)派员校正，桩工亦已完成，即将开始水泥底工……其破坏处，原估未列之工，按照现状，分别一并处理。”故可知救生港闸于该年修建，同年秋天，运河水位高涨，高邮水利专家发现了救生港闸的另一个作用，将运河水引回高邮湖，解决了运河决堤的险情，可见救生港闸的作用是如此重要。该闸也是民国时期高邮修建的唯一一座水闸。救生港闸是一座在特定时代诞生的利民工程，且至今保存完好，其中的结构材料、水力、水文特色发挥着重要作用，研究救生港闸具有时代性的意义。

1 结构考证

1.1 建筑材料

救生港闸遗址(见图1)，其港闸闸身采用运河旧存的条形块石为材料，因每块条形块石尺寸不一，但差距微小，长约85 cm，宽约35 cm，高约35 cm，条形块石表面粗糙，闸底高程3.5 m，闸宽5 m。该闸的粘结材料也有相对的强度提升，明清时期的工艺常采用“浇以灰秫，灌以生铁”技术[4]，救生港闸采用水泥砂浆灌缝(见图2)，可见民国时期对粘结材料的要求已接近现代工艺，水泥砂浆材料极大提升了该结构的整体稳定性，且有效周期长，水泥砂浆的使用是救生港闸遗址依然屹立在救生港的重要原因。

图1 救生港闸遗址

图2 水泥砂浆填缝

1.2 条石明收

救生港闸两侧的结构采用条石砌筑(见图3)，每层条石之间上下错缝，故为明收结构。明收即面石逐层向内收缩约3.3～13.33 cm，救生港闸面层由上至下向外延伸0.7～1.0 cm，表面有轻微斜坡，断面呈梯形。根据明收特性可知，这种条石明收结构类似缓坡的金字塔，不仅能够减轻建筑的自重，减轻地基的承载力，增加整体的稳定性能[5]，更重要的是提升闸堤的抗冲击性能与抗冲刷能力，保障港闸安全，同时能带来视觉上良好的审美感观。

图3 条石明收情况

1.3 同层的“三顺一丁”

常用的石砌方式有五种：全顺式、一顺一丁式、梅花丁式、三顺一丁式、全丁式。其中三顺一丁是指三层顺、一层丁的铺设方式，而救生港闸的条石是按每一层中连续两块或三块(三块居多)顺、一块丁的铺设方式，故救生港闸采用的是同层铺设的三顺一丁方式(见图4)。对于民国时期修建的救生港闸来说，条石经过细密的打磨，压缝严密，错缝之间连竹蔑签都不能插入[6]。救生港闸建成后，时任江北运河工程局局长徐鼎康题写奠基石，立于闸墙下方(见图5)。可见，民国时期工艺之精深，集美观与稳定于一体。三顺一丁的石砌方式可使灰缝充分得到填充，极大提高了结构的稳定性。

图4 “三顺一丁”铺设

图5 奠基石

1.4 闸门的运作原理

救生港闸是一座开敞式水泥砂浆条石闸，闸上无建筑，闸门为木叠梁，闸墩侧凿有装闸板的前后两道闸槽(见图6)，圆木安装在闸墩上面圆型卡口处(见图7)，卡口φ15 cm，引高邮湖水入里运河或里运河水排入高邮湖时，需人工开启闸门，用绳索绕圆木拉木叠梁，木叠梁沿闸槽将闸门拉起。

图6 闸槽

图7 圆形卡口

1.5 救生港闸船坞

救生港闸建于救生港旁如图8中的圆点位置。如今救生港闸遗址依存，与运河东堤马棚湾隔河相望，断西堤为口门，成为船坞形。此港闸处原是往日湖船遇风涛停泊之地，宽30 m有余，南北两头有护砌块石斜坡，为通湖船只出入口门。

图8 救生港位置图

2 水力考证

过闸单宽流量q与过闸流量Q之间有以下关系：

Q=qB

(1)

式中：B—闸孔净宽，m。

救生港闸闸孔净宽度B=5 m，救生港闸的过闸流量Q：

(2)

式中：m—堰流流量系数，取值0.385；ε—堰流侧收缩系数，取值0.909；σ—堰流淹没系数，取值0.99；g—重力加速度，可采用9.81 m/s2；H—计入行近流速水头的堰上水头，取值为4.3。

由式(1)—(2)可知，单宽流量：

(3)

由(3)式计算得出，单宽流量q=13.678 m3/(s·m)。单宽流量与下游河床土质的抗冲能力及下游水深有关。根据李天科的《低水头水工建筑物设计》，水闸的水力设计：砂质土壤地基上采用15～25 m3/(s·m)；对于尾水较深浅的分洪闸采用10～15 m3/(s·m)；黏性土壤地基上尾水较深的水闸采用35～40 m3/(s·m)；岩石地基上单宽流量采用70 m3/(s·m)[7]。故单宽流量q满足上述砂质土壤地基的强度要求。

由于救生港闸采用的防冲措施是下游铺设砌石块，因单宽流量q较小，故防冲措施已经可以满足要求[8]。综上可知,民国二十五年(1936年)时，水利工程已经能做到安全的单宽流量设计，并考虑防冲的影响。故历经百年，该救生港闸建筑依然保持原有整体结构。

3 水文分析

3.1 降 雨

由表1可知，1951—1956年高邮县年均降雨量为1 094.9 mm，雨水最多的1956年降雨量为1 376.2 mm，雨水最少的1955年降雨量为758.2 mm，最大日降雨量为327.0 mm，发生在1953年[9]。降雨量数据显示1953年高邮运河汛期降雨量猛增，1954年全年雨量较大，灾情不断，虽然救生港闸在调节高邮湖湖水与运河水之间发挥着重要作用，但也体现出救生港闸的“力不从心”。

表1 1951—1956年高邮县降雨量表

3.2 流量水位

《高邮市水利志》记载了淮河入江水道与大运河有关于流量的数据。民国年间共有3次大洪水流量记载，民国五年(1916年)8月12日为7 536.5 m3/s；民国10年(1921年)9月14日为9 398.9 m3/s；民国20年(1931年)8月13日为11 112.0 m3/s。淮河水流量的猛增而致使其水位上升，从而影响救生港的水位情况。表2显示了1931年特大洪水发生时救生港的水位情况。救生港水位高达9.46 m，损伤情况令人十分沉痛，里运河决堤26处，遇难77 000人，1931年特大洪水事件激发了当局建设水闸，保护人民生命健康的决心。

表2 1931年高邮特大水灾时救生港闸水位情况表

民国二十五年(1936年)建成救生港闸后，里运河水位也多次超标(见表3)，其中1954年水位高达9.12 m，淮河中上游连续暴雨，持续29 d，受灾农田40 000 hm2。可见在面对特大洪水的情况下，救生港闸也发挥不了作用[10]。

表3 1950—1956年高邮全年最高水位统计表

4 遗址保留原因分析

由于原里运河东堤上的明清时期涵闸较多，设计水量较小，技术不够先进，隐患之处较多，导致里运河运营十分艰难。1956年政府决定放弃原里运河。从此救生港闸退出了整治运河的工作。但现在救生港闸依然屹立在救生港边，政府并未拆除它，而是在遗址旁立了石碑，以纪念救生港闸。

救生港闸的遗址保留至今，这几个因素不可忽略：其一，救生港闸在民国时期通过运河和高邮湖之间的双向泄水来维持水位平衡，多次保障了高邮百姓的生命安全；其二，救生港闸的结构材料与水力设计代表了民国先进的水工技术，能够反映一个时代的工艺水平；其三，救生港闸可成为后人学习调研民国时期的水利工程的重要遗址，并值得人们从多角度去挖掘其中有价值的东西。

5 结 论

始建于民国二十五年(1936年)的高邮市救生港闸虽然已成为遗址，但其使用的条石结构与当时先进的水泥砂浆工艺、条石明收处理、三顺一丁的砌筑方式值得现代水利行业深入学习、挖掘与思考。救生港闸的过闸单宽流量按现代的计算方法也符合要求，可见民国时期水工专家有着科学的智慧方案和敢于创新的精神。结合当时的种种灾情与现实需求，救生港闸在时代的推进中诞生，但救生港闸也抵挡不住洪水的冲击。为了更高标准地保护高邮人民的生命安全，更好地治水管水，1956年，建立了救生港闸，其对水文条件的波动及水工建筑的生命周期发挥着重要的作用。