中国水利科学技术史6

➢鱼嘴：修筑在岷江干流的分水堰，岷江 在鱼嘴处分为内江和外江
➢内金刚堤、外金刚堤：沿鱼嘴和内外二 江向下伸延的堤防
➢由于鱼嘴和金刚堤的分水作用，才能引 水进入地势较高的宝瓶口
➢内外二江的分水原则俗称“四六分”：
春季插秧时节，内江占六成，外江四成； 洪水季节变为“外六内四”； “四六分”古制是灌区人民分水经验的总 结
第二种是利用天然水道通运： 黄河水道（黄河夺泗的河段）：淮安至徐 州段 泗水水道：徐州至任城 潞水水道：直沽至通州
第三种是利用宋以前的原有运河： 御河：临清至直沽 淮扬运河：扬州至淮安 江南运河：杭州至镇江
会通河和通惠河的开凿
➢会通河的开凿：至元二十六年（公元 1289年）正式动工
历时四个月，用功二百五十余万。七 月，渠成； “开魏博之渠，通江淮之运，古所未 有。”（《世祖纪》）
二是南北分水。将汶、泗的水源引到济州后， 由济州上、中、下三闸及南旺南北二闸控制南 北两个方向的供水量
三是控制来水水量，保护运河建筑物在汛期 的安全
（四）隘闸
作用是限制大船通行，以减少过船的水量损 失和对运道造成的交通阻塞
隘闸和主闸的关系是：在主闸锁闭的情况下， 舟船可以从隘闸通行； 隘闸既可设于主闸旁边，也可设于主河的月 河上，又可设在正河上； 隘闸和正闸既能单独使用，又能连环使用
2、河海联运：海运与内河联运运输线， 可以缩短运输距离
胶莱运河：取胶州至莱州的一段直线， 即海运至胶州，经胶莱运河从海仓口出海， 再行海运至直沽； 济州河：由淮河入新开的济州河，转大 清河从利津入海
3、海运运输线：是元代南北运输的主要运 输线
4、内河运输线：是指京杭大运河，一部分 漕粮可由江南直运至大都
➢战国开始，大型渠系工程取代了沟洫， 水利工程技术得到迅速发展
➢大型水利工程初兴于魏国
➢公元前422年，西门豹奉命来邺都充任 令守； ➢邺地（今河北磁县、临漳一带）在魏赵 两国交界，是魏国的军事要地； ➢流经邺地注入黄河的古漳河，由山区进 入平原，水势迅猛，时常泛滥成灾
➢西门豹查勘地形，率民凿十二处渠， 引漳水入渠； ➢既杀住了漳河的水势，又使腹内田亩 得渠水灌溉，无干旱之患
➢都江堰所以历久不废，主要在于堰首 工程地点优越，工程养护简便易行、能 够分洪减灾，并给灌区提供充分的水源
➢都江堰结构特点
➢都江堰施工特点
➢堰首主要设施，沿江自上而下，有百丈 堤、都江鱼嘴、金刚堤、飞沙堰、人字堤 和宝瓶口。主要用于分水、溢流，兼有护 岸的作用
➢分水工程包括都江鱼嘴、金刚堤、宝瓶口
➢溢流工程包括飞沙堰、人字堤
➢飞沙堰：唐代叫侍郎堰，在内金刚堤的 下端，今堰长约二百七十米； 堰的高度根据内江用水量决定，低于堤的 高度； 当宝瓶口水位超过一定高度时，堰顶开始 向外江溢流； 在分减洪水的同时，还具有排沙的作用
➢人字堤：在宝瓶口的右侧，上接飞沙 堰，下接离堆； ➢当宝瓶口出现更高的洪水位时，堤顶 向外江溢流
➢一、解决会通河水源，主要是引汶济 运与南旺分水
会通河位于海河与黄河之间，是京杭运河 中地势最高的一段，水源缺乏
依靠汶水流域的泉源济运
由堽城坝引水至济宁或由戴村坝引水至 南旺分水济运
在兖州城东筑金口堰，壅泗水向西引水与 堽城坝分来的洸水汇合至济宁入运河
利用运河沿岸的洼地蓄水（水柜），旱时放 水入运河，涝时接纳运河的溢水和各处来水
➢至元二十六年（公元1289年）和至元 三十年（公元1293年），会通河和通惠 河相继凿成; ➢形成了一条全长一千七百余公里的南 北人工运道—京杭大运河
➢沟通了海河、黄河、淮河、长江和钱 塘江五大水系
➢京杭大运河全程各河段大体有三种不 同情况：
第一种是元代开凿的新运道： 济州河：自任城（今山东济宁市）至安山 （今山东梁山北） 会通河：安山至临清 通惠河：通州至大都
➢宝瓶口：是控制进入灌区水流流量的 咽喉
➢宝瓶口对水流产生侧向的约束，在瓶 口前产生了一个壅水水头； ➢一方面可起到沉沙的作用； ➢另一方面可调节进入下游的水流流量
宝瓶口
➢宝瓶口左岸岩石上刻有水则，观测内 江水位； “尺为之画，凡有十一：水及其九，其民
喜；过则忧；没其则则困。” 近代灌溉用水，达到十一、二划才够用， 到十三、四划时才开始溢流
➢三、五丈河(广济河） ：汴京东通齐鲁 地区的运道，主要是利用唐代武则天时所 开的湛渠 ➢故道自汴京城东经今山东荷泽、巨野， 平阴等县境入于济水，又称广济河
➢五丈河突出的问题是缺乏水源
➢水源得到金水河的接济，但和汴渠存 在着航运方面的矛盾
➢五丈河的整治，既有利于京师和齐鲁 之间的漕运，又对汴河起着分洪的作用
昔日的江南运河
闸坝技术 ➢一、堰埭
为解决人工运河中各河段间的水位差 埭就是横拦渠道的坝，过堰埭需要盘坝， 堰坝两侧作成斜坡，坝顶作成平滑的圆弧形
三国时破岗渎上的埭是文献记载中最早的埭
➢二、斗门
又称陡门，是一种节水、平水和解决运河 不同水位时相接问题的建筑物
最典型的斗门是位于伊娄埭旁 当潮水顶托时，开斗门引船入埭； 潮退时，关闭斗门以防水走泄； 一般水位时，斗门打开，舟楫畅通
➢都江堰施工方面，有专用于岷江治理的 特殊经验，也具有普遍意义的经验和技术
➢根据治水经验，总结的“深淘滩，低作 堰”六字诀、“八字格言”和“治水三字 经”； ➢简洁生动地概括了堰工的做法和要求
西堤闸堰与湖泊连通以接纳湖水，东堤建闸 涵和滚水坝向东排出湖河的洪水，洪水为蓄积 在洪泽湖中的淮水
明末和清代，运河是淮河的主要排洪道 建了归海五坝和归江十坝等大型的泄洪建筑 物和泄洪系统
淮扬运河的北口为清口，是运河与黄河和淮河 相交的地方，这里成为治理黄、淮、运的重点
黄河北徙后，淮河的排洪仍主要以运河为出路
秦汉及其以前的农田水利
➢春秋战国及其以前的农田水利 ➢秦汉时期农田水利的继续发展
商周的井田沟洫
➢原始社会时期，最初的灌溉是“负水浇 稼”，依靠人力提水
➢奴隶社会农业生产方式是井田制。布置 在井田上的灌排渠道称为沟洫；
传说沟洫在公元前20世纪前后，大禹治水时 已出现，一般规模较小
➢周代，沟洫按功用不同和控制的耕地 面积大小，一般分作浍、洫、沟、遂、 田 、列各级，形成有灌有排的农田水利 系统
（二）澳闸
相当于现代的节水船闸，是在闸旁建有蓄水 池； 当闸室过船开启闸门时，将闸室放出的水量 储入水澳； 当运道来水不足时，将水澳的水用水车车回 闸室使用
（三）闸坝系列
元代在会通河和济州河上都设有一系列的闸 坝，作用有三方面：
一是根据地形坡降陡缓的不同，设置距离不 等的闸座，以节制运河水量，减少水流损失， 加大航深；
春秋战国时期农田水利的主要成就
➢出现了人工蓄水陂池，即在天然湖泊沼 洼地周围，人工筑堤构成的小型蓄水库； ➢可以调蓄河水和天然降水，提高灌溉保 证率
➢期思雩娄灌区：见于记载的最早的渠系 灌溉工程，在淮河流域，是楚相孙叔敖在 公元前605年修建的
➢芍陂：位于今安徽省寿县，相传为孙 叔敖在公元前598—前591年间所建； ➢是有记载的第一个较大型的陂塘蓄水 灌溉工程； ➢是在原来天然湖泊的基础上修筑围堤 而成； ➢灌溉效益巨大，东汉时灌田一万顷
➢淮扬运河的另一突出问题是水枯河浅
改善办法：1、进行局部疏浚并设立岁修开撩 制度； 2、在运河上修建堰坝和船闸以增加航深 3、利用真州、扬州一带的塘泊作为水柜济运
➢江南运河：南起杭州，北迄京口（今镇 江市）入长江，纵贯太湖流域，全长八百 余里，是江南地区的主要漕运干道
➢两宋期间对江南运河的工作主要是管理 维修和增设船闸问题 ➢南宋以后多次整治江南运河
➢四、金水河：一名京水，它主要是通 过在汴渠上架渡槽，向东注入五丈河， 作为补充水源
➢还是专供京师园林和生活用水的水源
开封府
➢淮扬运河：北宋沟通江、淮的主要漕 运干道 ➢南起瓜洲，北至楚州末口（今江苏淮 安县北），其前身为邗沟
➢宋初，淮扬运河经一段淮水入汴，绕 了一个大弯子
于雍熙元年（公元984年）和嘉佑年间及元 丰六年（公元1083年）先后开凿沙河、洪泽 运河和龟山运河三段运河，解决路线问题
淮扬运河的南口一处在瓜洲 另一出口是由扬州南扬子桥西通仪征的扬仪 运河，此段以扬州五塘为主要补充水源 二口都建有闸坝，节制用水，引潮济运和保 证船只通航
京杭大运河的衰落
➢清后期，黄河铜瓦厢决口后北徙，打乱 了京杭运河总格局
➢随着海运的强化和铁路的兴建，运河的 作用逐渐缩小
➢最终由全线通航转为局部分段通航，有 的区段已断航
➢三、船闸
最早出现在唐代运河上，但只是单一斗门式 的控制船闸； 斗门和单闸的特点是：使用比较简单，通航 能力比堰埭大； 缺点是蓄水过程较慢，而且水量走泄太多
（一）复式船闸
北宋雍熙元年（984年）淮南转运使乔维岳 首创，船闸技术要比欧洲早400年
船闸由上下两道闸门和闸室组成，闸室长一 般约为一百米左右，闸门多采用叠梁式
➢御河盘运：汴京北通河北的运道，其前 身为永济渠
➢北宋御河航运，主要是受黄河变动的 影响 ➢直到金代黄河南趋后，御河航运才比 较正常
ห้องสมุดไป่ตู้
元明清时期的京杭大运河 ➢元代南北水运线的开辟与京杭大运河 的建设
➢明代和清前期京杭大运河的扩建
➢元代南北运输，曾经开辟过几条运输线
1、水陆联运运输线: ：要水陆接运，要经 过多次装卸，不但效率低，且劳耗大
➢二、惠民河：北宋汴京与陈、蔡地区 （今河南省与安徽淮北一带）的水上交通 运道 ➢包括闵河、蔡河和自合流镇至长平镇一 段河道
➢北宋采取多项工程措施，以保证惠民 河航运的畅通
首先是广开水源接运，除与闵河接通外， 还用一些小河流接济水源
另一项工程措施，是设立斗门调节水量 和控制船只往来
在一些要津处横置铁锁，以便控制交通和 征收商税
➢漳河中富含有机物质的河水，使原来 遍布于两岸的盐碱地得到改良
➢从秦汉至隋唐，漳河十二渠一直发挥 着巨大的作用
➢二千多年以前修建的兼有防洪、灌溉和 航运效益的大型水利工程，现已发展为我 国最大的水利灌溉网
➢公元前256年秦灭西周后，在蜀守李冰 主持下修建的
➢工程建于岷江冲积扇地形上，为无坝引 水渠系
➢运河全长一百六十里，用了一年多的 时间，用工二百八十五万，自至元二十 八年春起至次年七月竣工
➢通惠河完工后，南方的漕船可以直入 大都，开创了我国人工运河史的另一新 局面
御河
济州 河
通惠 河
潞水 水道
会通 河
泗水 水道
淮扬运 河
江南运 河
➢明代与清前期对京杭大运河的作为主 要表现在三个方面: ➢一是引汶泗等水源济运，解决会通河 的水源问题; ➢二是解决黄淮运的关系，主要体现在 清口的治理上; ➢三是对淮扬运河的整治上
➢一、汴渠:主要是用利用隋唐时新开的 通济渠水
➢汴渠主要引黄河的水流,引水口的选择 对控制水沙有很大关系。水量变化也须 人工控制
➢河口附近调整水势，使水深达6尺，水 深超过7.5尺则需排洪
➢引黄为防止淤积，用木岸人为地将河 道变窄，河宽仅60步
➢为保证水量，在渠旁筑塘蓄水济运。 在堤上建斗门用于引水放淤
➢会通河技术上最大的特点： ➢建有一系列梯级船闸平水过坡 ➢用堰闸技术引汶泗济运
➢通惠河的开凿：至元二十八年，郭守 敬上奏开凿通州至大都运河段的计划
运道路线（包括集西山诸泉的主渠线）是： “于旧闸河的纵迹，导清水上自昌平县白浮 村到神山泉西折南转 过双塔、榆河、一亩、玉泉诸水，至西门 入口都城 南汇为积水潭，东南出文明门，东至通州 高丽庄”。（《元史·河渠志》）
为节制用水和保持航行水深，在运河上建通 航闸，闸旁修有月河，河上建有拦河坝、滚 水坝、引水闸、泄水闸多处
➢二、黄淮运关系的处理
京杭运河徐州至淮安段的航运利用黄河河 道，除黄河水流湍急外，还有徐州洪和吕梁 洪两处险滩
明末和清初，开南阳新河、泇运河和中运 河，使运河与黄河脱离
➢三、淮扬运河的治理
淮扬运河地势低平，最初是利用湖泊行运， 后修建河堤，使运河与湖泊分离，河内建闸堰 控制
船闸的工作是利用“水涨船高”、“船随水 落”的道理
当上游来船时，上闸打开，使闸室与上流水 位齐平，来船平水进入闸室，随后关闭上闸， 拉起下闸，至闸室水位与下游平，来船又平水 出闸室，驶向下游
在坡度较大的河流上通航，必须采用二级或 多级船闸（即复闸） 二级船闸的作用相当于两个船闸并用，便于 调节，并且更为节省水量