京杭运河山东段的三大科技贡献

张明福

京杭大运河全长1797公里，贯通海河、黄河、淮海、长江与钱塘江五大水系，是中国古代劳动人民创造的一项闻名于世的伟大工程。作为中间长度达570公里的山东段，不仅成功跨越素有运河之脊之称的泰岱西丘陵地段，而且摆脱掉以野性著称的黄河纠缠，同时克服西高东低的地形限制，使京杭大运河的通航做出过不可磨灭的贡献。

一、找准运河屋脊，通过“汶水补运”使京杭运河实现南北贯通

位于济宁城北的南旺，是京杭大运河的最高点，俗称“运河屋脊”。其高程约为39米，高于150多公里外的临清30多米，高于江苏沛县的沽头约35米。如何让汶河的水“爬高”流进运河河道，当时确是一道技术难题。永乐九年（1411），明工部尚书宋礼根据汶上县白英老人提出的“南旺水脊分水”方案，花费八年时间，修建了南旺分水济运枢纽工程。该工程分为五部分：一是筑坝调水。在距南旺38公里、地势高于南旺13米的戴村修筑拦河坝，并在戴村坝上游大汶河南岸开凿一条长45公里的小汶河，作为引汶水渠，引大汶河的水至南旺入运，解决了南旺段运河水源不足的问题。二是建“鱼嘴”工程分水。在小汶河与运河合流处南岸建成300多米长的石坝，在坝中间迎着汶水入运主流处，砌筑一梭形鱼嘴石，汶水急流冲击“鱼嘴”，然后分流南北，七分朝南，以济黄、淮；三分朝北，以济漳、卫。三是建闸节水。在南旺向北、向南的运河主干道上建节制闸38座，分段抬高水位，确保过往船只通行。四是开湖蓄水，在运河两侧开挖了马场湖、南旺湖、马踏湖、蜀山湖、安山湖等“水柜”，储蓄伏秋之水，冬春放入运河，引水济运，解决了运河季节性水源不足的问题。五是挖泉补水。在汶上北部沿山勘泉，开挖了北泉河、南泉河，汇集泉水入运，补齐冬春运河水量。这样，从筑坝拦水、开河引水、勘泉补水、水柜蓄水、建闸节制水流，到“鱼嘴”自动南北分水，形成了一个十分科学、完整、缜密的系统工程，最终使京杭运河济宁段因地形高差大造成的水源不足问题从根本上得到解决。《河渠考》记载：“是时相地置闸，以时启闭。自分水至临清，地降九十尺，为闸十有七；南至沽头，地降百有十六尺，为闸二十有一，故曰闸河。”自是修堤浚渠，设专官管理，称为要害。

南旺补水工程的作用有三个方面：一是寻找和引进水源，即修建戴村坝，开挖小汶河，将泰山山脉和蒙山山脉的水源导至南旺制高点。二是合理分配水源，在分配和使用水源方面，南旺补水工程中修建的分水工程，不论“三分朝天子七分下江南”，还是“六分朝天子四分下江南”，恰如其分地将有限的水源进行了合理分配，满足了京杭大运河的通航需要。三是有效地节制水源，泰山山脉和蒙山山脉的水源是有限的，有夏秋季节的汪水期和冬春季节的枯水期，就是汪水期时的水源也是极其有限的，为此，南旺补水工程修建了多道闸门，最大限度地延缓河水的下泄；修建东平安山湖、汶上南旺湖、济宁马场湖、沛县昭阳湖为4个水柜，“漕河水涨则入湖，水涸则放水入河，各建闸坝，以时启闭”，起到了调节旺水季节和枯水季节的水源利用。

谈及南旺补水工程的科技含量，不得不与类似水利工程加以比较。长期以来，人们描述南旺补水工程时，往往用一句话概括，即“与都江堰工程相媲美”。就是这句山东人自我感觉良好的一句话，不经意间降低了南旺补水工程的科技地位，使得南旺补水工程夹着尾巴走过了500多年。不可否认，都江堰工程修建时间很早，并至今还在发挥着它灌溉农田的作用。而南旺补水工程在于连接京杭大运河的水路交通，所补水源直接承载着皇帝的御船和漕粮，其作用各有千秋，在这方面是不能随意断定高下之分。但从各工程系统的子工程可以看到，都江堰所有的功能只是在分水功能，而南旺补水工程不仅具备分水功能，而且为了节约和充分利用宝贵的水资源，光是节制闸就修建有几十座之多，也是都江堰工程不可比拟的；再就是，南旺补水工程的水源不是固有的，而是人们想尽办法从大汶河调入的，是哲学上所谓的无中生有的产物。这一点，都江堰分水工程根本不需要和不具备的。无中生有，一直被认为是魔术般的神奇，公认是最难做到的事情。同样，无水之地能生出水来，并进而再分水，这难道不是水利工程中科技含量最高的表现吗？因此，我们过去习惯所说的“堪与都江堰工程相媲美”，实在是低估了南旺补水工程的科技含量，以致出现定位不准的遗憾。

明人潘季驯讲：“南旺分水，地形最高，所谓水脊也。南流北流，惟吾所用。当春夏转输之际，正汶水微弱之时，宜用轮番之法。如运艘浅于济宁之间，则闭南旺北闸，令汶尽南流以灌茶城（徐州北）。如运艘浅于东昌之间，则闭南旺南闸，令汶尽北流以灌临清。当其南也，并发东南诸湖水佐之。当其北也，并发滨北诸湖水佐之。泉湖兼注，南北合流，即遇旱暵，鲜不济矣。所谓分则不足，合则有馀也。”清人顾祖禹《读史方舆纪要》则说：“南旺南、北闸，河之上源也。永乐中筑戴村坝（在东平州东六十里），遏汶水尽出南旺。分流为二：四分往南以达徐浦注于河，六分往北以达临清入于卫”。

二、通过“弯道技术”实现河水“减缓流速”和“冲刷河沙”

京杭运河德州段的河道是元代著名水利工程专家郭守敬所设计开挖，明代宋礼进一步疏通完善，现虽不能通航，但还在发挥着输水和排涝功能。德州段运河包括德州境内的卫运河和南运河两部分，其特点是河道的弯多。水利专家解释是根据“三弯抵一闸”的原理，为了降低水流速度而设计的，都是动用人工开挖的。德州段运河弯曲之多之大是出名的，譬如城西杨家圈到耿李杨村之间16.5公里的南运河河道，过去叫“九道弯”，实际数量还要多。事实上，德州卫运河段的弯比南运河段的弯还多还大。人们常常笑谈的“三望苏家楼”，那一段河道的弯曲程度可谓是运河之最。《姚端恪公外集》卷十四《舟行日记摘抄》：“自桑园至德州，数十里水路甚曲，每折一大弯，如弓字形，后舟方往，前舟似来，两帆相向，呼声可应，而中隔横沙。去遂数里，舟子曰：‘御河十三站，道最迂曲。德州次之，故城为甚，谚所谓‘故城县，一窝线’者也’。御河者，卫河也。源出河南卫辉县百门泉西北，经临清下直沽、天津海口入海，今运所从也。又曰：‘水性直下，则上游易涸，曲则迟留。故谚曰，三弯抵一闸’。临清以下无闸，而此十三站（指天津至临清河段的13处驿站）水路最曲，开河者因地形之曲，以代闸也”。光绪《故城县志》也有康熙四十二年（1703）圣祖仁皇帝南巡阅视河工，回銮由水路过故城运河，曾有‘康熙三望苏家楼’的记载。“镇东三大曲处（郑口以东武城苏家楼附近三个大弯），每曲约十里，狭处不过数武。舟行至此（第一个弯处），望武城苏家楼，为“头望”；再行十里，仍归故处（第二个弯处），望苏家楼，为“二望”；再行十里，仍归故处（第三个弯处），苏家楼犹在望中，故名“三望。”光绪《故城县志·县域图》上清晰地标注着“头望”、“二望”、“三望”处，以及“苏家楼”的详细位置。苏家楼是建在运河大堤上的宅院，兴建于清朝初年。武城当地还有“甲马营、一盘绳，曲里拐弯到临清”的谚语，也是说明运河弯道之多的这一特点。

为何德州、沧州段运河多设弯道呢？有关运河史料显示：上游临清砖闸底板海拔高程是25.5米，武城20.5米，甲马营20.0米，郑口15.0米，四女寺闸18.0米，德州15.0米，安陵闸11.0米，东光10.5米，沧州8.0米，沧州闸4.5米，天津闸1.0米。由此可知，德州、沧州段河道落差大，水流急，不易存水，又恰恰此段运河无一外河流入补充，水源奇缺，河道之水弥足珍贵，故多设弯道以滞缓水流并抬高水位，利于舟船漕运。武城运河从吕洼到四女寺，62公里的河道竟有近40处河弯。大者如朱家圈，人称“椅子圈”，类“Ω”型，河道三面围村，滩多水险，历来为拉船纤夫们的惊魂动魄之处。朱家圈附近河村有谣：先到朱家圈，后到贾家林，过了第十屯，才算阳间人（贾家林、第十屯在“Ω”型河弯的朱家圈上游处）。再者如甲马营，也是大弯，且呈“u”字型，河绕水环，世代滋养着这处千年古镇。

近几年，本人在阅读运河文献中发现，运河河道作弯还有自动清淤的功能。《姚端恪公外集》卷十四《舟行日记摘抄》：“予记亡友魏子一言，漕河之不至淤者，以其曲曲则力专，不停泥沙，是亦或一道也”。也就是说，河道作弯后，水流方向不断转折会使水流产生一定的旋转力，这就使得河水中的泥沙不易沉淀，总被流动的水流所裹挟，从而大大减少了河道淤积。

三、由“引黄济运”到“避黄行运”，减少了黄河对运河的干扰破坏

由于运河水源不足，明代初期曾短期内实行借黄行运的措施，这一措施虽然暂时解决水源不足问题，但黄河经常泛滥屡屡危害漕运。有史料说，明代危及运河的黄河决口有数次之多，每次河决都淹没船只，淤塞河道，除对维系封建王朝的漕运直接造成巨大损失外，也为百姓带来沉重的经济负担。嘉靖五年（1526）以后30多年间，黄河在徐州、曹县、单县、城武、沛县、茶城一带决口30余次，造成运道淤塞、洪水漫溢。嘉靖四十四年（1565），明工部尚书朱衡为寻求漕粮运道免受黄河的侵害，沿袭胡世宁、盛应期的主张，在原运河东面15公里处，开凿了北起鱼台南阳、南至沛县留城（现沉入微山湖底）长70.5公里的南阳新河，取得了避黄行运的第一次成功。    

怎样彻底解决黄河危害运河的问题？从隆庆三年（1569）到万历三十二年（1604），明廷围绕“借黄行运”还是“避黄行运”展开了长达35年的屡议屡罢、一波三折的争议，史学界称之为“泇河之议”。最后，万历皇帝采纳了主泇派的正确意见，支持挑挖泇河，实行“黄、运分流”。经舒应龙、刘东星、李化龙诸位河臣的相继努力，于万历三十二年（1604）开通了由微山湖口韩庄，经台儿庄，至邳州直河口长130公里的泇河运道，将黄、运交口移到了宿迁，实现了山东运河航道与黄河的彻底分离。

天启元年（1621）到清康熙七年（1668）黄河屡决，倒灌骆马湖，运口淤积。又先后有了朱国盛接泇通黄的通济新河，有了朱光祚、史可法开挖的顺济河。朱之锡、靳辅、于成龙、张鹏翮的上接泇河，下达黄河，开皂河40里和南北漕运要冲皂河古镇的鼎盛及中运河的贯通，畅通至黄河第六次大改道为止。明清由“借黄行运”到“避黄行运”的转变，在明代治水保漕的理论和实践上都是一次伟大的革命，是重大的科技创新，它有力保证了山东运河在京杭大运河中的龙头地位和济宁“运河之都”的统治地位。

综上所述，京杭运河山东段自古就是京杭大运河通航条件最困难，维修保护工程技术最复杂、最巧妙的河段。南旺补运工程和德州段运河所代表的弯道技术，以及南阳新河、泇运河、通济新河、顺济河、皂运河、中运河等的避黄兴运工程，代表了中国大运河乃至整个古代农业社会卓越的水工技术成就，是古代山东人民在水利科技方面做出的杰出贡献，为京杭运河的全线贯通提供了水源保证。

 作者简介：张明福，男，1955年5月出生，山东省济南市济阳区人。1982年1月毕业于山东师范大学历史系历史学专业，学士学位，一直在德州市档案馆工作，职务为处级调研员，职称为研究馆员。2015年6月退休。现为德州市政协文史专员、山东运河经济文化研究中心理事、山东省精品旅游促进会大运河文化旅游专业委员会副主任、德州传统文化研究会副会长、德州学院地域文献中心顾问、德州市东方朔文化研究会顾问、德州学院地域文化研究中心研究员。曾主编国家档案局档案专业干部培训教材《档案管理》和德州地区中学生乡土教材《德州史话》，出版《德州明清仕宦家族》《德州往事》《德州明清墓志集注》《德州乡土志集》《德州地域文化二十讲》《同治<临邑县志>校注》《德州运河文化探微》《（山东）运河碑刻》等书。