古代水利工程如何兼顾蓄、排、拦、导?——以宁波它山堰为例

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分类: 社会观察 |
从人文的角度,我们经常感叹古人的智慧,但是普罗大众似乎很少去较真这智慧到底是什么?感叹是不能解决实际问题的,两相对照,似乎只能得出国人智慧在退化的荒谬结论。其实,技术上都是些比较简单的东西,态度才是关键。
为了增加说服力、提升阅读体验,我们看图说话:
图1、NIKON20071103-160417它山堰——与我的“宝马”.jpg
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图2、NIKON20071103-160433它山堰——平整的石堰.jpg
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图3、NIKON20071103-160121它山堰——漫步的游客.jpg
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图4、NIKON20071103-160213它山堰——一堰分江河——下江.jpg
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以上四图可知,它山堰水利枢纽的核心工程是这条石堰。堰不高,只有在一般水量时,是把水流隔断的。上游的水流明显高于下游,且下游基本就没有明流(地下有渗流)。上游来水多时,水就会从堰顶漫过,由于堰体很宽且平,水流一旦高过堰顶,就有充分的空间通过,上游水位就不会无限制上涨。这就起到旱时蓄水,涝时泄洪的功能。同时,堰本身的高差,决定水无法逆流,即使下游咸潮上溯,也无法翻越堰顶(堰顶高程设计时即可考虑到极限潮位影响)。
图5、NIKON20071103-161812它山堰——分水口——左为上河,右为下江.jpg
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图6、它山堰水利枢纽鸟瞰
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以上两图可知:分水口右侧的下江,在堰体上游一小段,水位和上江是一样高的。自然,在堰体下游,上江和下江是有高差的。在鄞江镇下游不远就有一条汊流连接两江,必须在两江之间设一堰或闸。现在能看到的是闸,古代可能也是堰。如果没有拦水的堰闸,上江的水会漏光的。上江的水为何要维持高水位?就是利用高水位实现下游的灌溉和内河航运,其受益区域涵盖了鄞江、洞桥、古林、石碶四镇,在流到宁波城郊后称南塘河。
图7、鄞江与奉化江水系关系
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由上图可知:鄞江经分水嘴之后,就一直以两条江各自流淌,靠北一条一直不汇入奉化江,而是直接入城成南塘河,因此也可称内江;靠南一条,沿天然河道直接入奉化江,因此也可称外江。因其直通奉化江且水位低,因此奉化江的咸潮可影响到它,它是不适合灌溉和饮用的;而且水位不稳定,也不适合通航。但由于有两条水道的存在,当上游来水少时,水不过堰顶,几乎全部都走内江,确保内江水位比天然状态时下降更少,保障了内江沿途的灌溉和通航;当上游水量大时,水过堰顶,两条河同时在泄洪,还能通过中间汊流的闸门,再从内江进一步往外江泄洪,确保内江水位稳定,减轻内江沿岸受淹威胁。堰体的设计非常强调宽平,且据石立碑为界,不得侵占。就是考虑到堰体本身对水流的阻碍作用必须通过增加过水宽度来取得一种平衡——在宽度很大的情况下,水流每上升一小点,获得的横截面增量都是巨大的。原理的定性分析其实就是这么简单,但具体操作时,其工程的效果还取决于设计者最终如何确定堰体的高度、堰体的宽度、分水嘴的左右比例等。都江堰等其他地方的古代水利枢纽工程,原理盖莫如此!以堰代闸的水利枢纽,不但平衡了蓄与排,拦和导,更重要的是,它完全可以纯自然力发挥作用,无需像水闸那样要倚赖人力和机械力,斟酌在恰当的时候开闭,真正的绿色天然!
作为对比,再看看解放后在政府外行领导内行和重蓄轻排的无上限的贪婪下,是如何经营水利的。
图8、西塘河入城段.PNG
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图中紫色线段标注的就是因两侧填河造楼或修闸导致的严重狭窄的位置。西塘河上游河面宽广,集水面积巨大,但在万安闸的位置仅仅靠一个单孔闸泄水,而有可能分洪的四周的汊河,也高度狭窄且残缺不全,很多都是断头河,所以在西塘河南岸多个低洼小区出现河水倒灌,一点都不奇怪。
图9、解放后对姚江宁波段的改造http://s6/mw690/7c8bec7fgx6DnkN7sjPd5&690
上图要解释一下:原先的姚江在宁波江北段是沿着紫色和绿色区域,顺时针绕了一个圈流的,橙色区域是陆地,这被绕在圈里的区域被称为湾头。在解放后不久,对这段姚江进行改造,将橙色区域比照姚江自然的宽度挖了一条笔直的江段,然后又把天然姚江的湾头最南边一段完全填埋,这一步是裁弯取直。然后在人工段姚江上建了水闸,以便蓄上游淡水、拦下游咸潮。而湾头段姚江成了断头河,只进不出,相当于一个水库。“船闸”位置,原来也是个小水闸,前几年重修杭甬运河时,将其翻新成正规的船闸。和它山堰相比,这样的工程叫水利枢纽都太牵强,简直就是简单粗暴、缺乏远见和危机意识。统共也就是一座闸,只有一种过水截面,只有开闸和关闸两种状态,水大水小就只有从姚江大闸这里过。如果稍稍有点水患的意识,就不该把绿色区域完全填死,至少也得在这里修个堰闸,以备洪涝时分洪。就算绿色区域填死了,也应该在红色区域挖开一段,将未来可能的洪水能够以最快最短的途径导入下游的甬江。要知道,在那个年代,宁波江北主要的建成区也就是老外滩到西草马路一小片,所以开挖红色区域的拆迁成本很低。而红色区域开挖后,橙色区域开挖的必要性下降,完全可以省去,这样,工程量还更小。
所以说,面对余姚城被淹,余姚副书记说,那是天灾,问题不是马上能解决的。确实,因为问题即使有人的因素,也都是前任们留下的,而他并没有制造眼下的问题——其实,他和他的前任们一样,正在积极制造着下任将来会遇到的问题(那当然都不是当下的主要矛盾,甚至不被看成是问题)。所以,这个游戏可以一直玩下去,永远都没有人会被问责到!
古人(主持的官员和工匠)为何那么殚精竭虑地去修一个水利工程?用老话讲,叫“一片公心”;现代讲,叫“责任感”“职业操守”“职业道德”。而且,古人很专业,他们很讲究把专业的事交给专门的人去做,在“营造”领域,往往都是父子相传、世代从业,这样还有个好处,就是参与者不能砸自己的招牌,也怕被事后追责,他整个家族是跑不了的。现代人傻吗?显然不是。只是在一种荒唐的体制下,人的才智、善意、责任心,无法被用到需要的地方。权力并非被用于造福,而是成了玩弄人民和大自然的工具。事前没有专业的探讨,事后(直到如今),也没有被总结。没有人为此负责,自然没有人会停止犯错。试想,当权力不是来自于选民,掌握权力的人自然不会讨好选民。权力来自于专制任命,掌握权力的人自然只讨好于专制体制并由衷去配合主导官员任命的政绩考核的指挥棒。