主管:中华人民共和国水利部  主办:水利部黄河水利委员会
水与中国
当前位置:主页> 史海钩沉 >

水坝 滋养文明的千秋工程

作者: 发布日期:2017-08-04 16:25

 

  考古学者近日宣布,浙江省杭州市西北郊发现了中国已知最古老的大型水利工程,由11条堤坝组成,距今已有约5000年历史。在推动人类文明历史发展的进程中,水坝工程无疑发挥着不可替代的重要作用。高耸的坝体挡住恣意奔流、汹涌澎湃的大江大河,实现了人们发电、灌溉、供水等诸多想法。

  远古水坝防洪灌溉功能齐备

  历经几千年的演变,水坝已从最初的低矮土坝,逐步发展到后来的拱坝、重力坝等结构复杂的新型大坝,水坝功能也从防洪、灌溉、供水等向功能多样和综合利用发展。目前,世界上拥有水坝最多的国家是中国,几乎所有大小江河的干流或支流上都建有水坝,总数超过8.6万座。随着人们对环境保护的更加重视,建造水坝的利弊之争愈演愈烈,水坝这种从远古走到今天的建筑物也开始被再度审视。

  远古人类择丘陵而处,逐水草而居,就需要面对防洪、灌溉及水利等问题。因此,人类筑坝活动起源很早,古代的埃及、巴比伦和印度的水利活动可上溯到公元前四五千年,文字记载可追溯到距今约六千年前。根据考古资料,人们在古巴比伦两河流域的美索不达米亚发现了公元前6000年左右的灌渠,堪称世界最早的水坝;此后在约旦境内古城加瓦发现了公元前3000多年前建造的现存时间最早的水坝。目前仍在使用的最古老的水坝建于公元前1300年,现存于伊拉克。在约公元前2000年的汉谟拉比时代,两河流域已有了完整的灌溉渠系,并有了比较完整的保护土地的堤防。约公元前1000年兴建的钮姆卢水库可向两岸的渠系供水,干渠用砖衬砌,沥青勾缝,兼有通航与防洪的作用,当时的灌溉面积达260万公顷以上,养育着1500万至2000万人口。

  生活在尼罗河流域的古埃及人早在公元前3400年左右,就开始修建尼罗河大堤以保护城市,大堤约长1100公里。公元前2900年,为向首都孟菲斯供水,古埃及人在尼罗河上建造了高15米的考赛施干砌石坝,这也是历史上最早见于记载的水坝。公元前2650年前后又在杰赖维干河上修建了“异教徒坝”,形成了一座完全用于防洪的水库。公元前2300年前后,古埃及人建造了兼有防洪和灌溉双重功能的美利斯水库,通过优素福水渠引来尼罗河洪水,经调蓄后用于灌溉,这种灌溉方式持续了数千年。

  美洲大陆利用水坝灌溉可追溯到距今两三千年以前古老的玛雅文明和印加文明。如秘鲁的灌溉历史至少在公元前1000年就已开始。在南亚印度河流域,公元前2500年左右已有引洪淤灌,但文字记载不多;公元前2000年雅利安人入侵后,修复了一些灌溉工程。

  相传我国远古时代,为解决水患,共工和鲧开始治水,但却因为采取一味垒坝筑堰方法阻止洪水的冲击,导致水害更加泛滥。后来大禹受命治水,采用疏通河道宣泄洪水的方式,多方面开发水利,历时13年终治水患。

  都江堰成就古代生态水坝

  随着铁器的逐步发展和普及,社会生产力大大提高。这一时期,世界范围内都出现了许多著名的水坝工程。公元前700年至公元前250年,亚述人、巴比伦人、波斯人修筑了多座供灌溉用的水坝;在也门、斯里兰卡、印度和中国也修筑了具备各种功能的水坝。而古罗马人在西班牙普洛色皮纳修筑的一座高12米、用“混凝土”(古罗马时期的天然混凝土主要成分是活性火山灰,加上石灰和碎石,凝结力强,坚固不透水)做芯的水坝,堪称现代填土坝的先驱,这座水坝至今还在。由于当时的技术条件限制,这一时期的水坝大多为低水坝。

  我国水坝的起源晚于古巴比伦、古埃及等文明古国,比起奴隶制高度发达的古希腊也略逊一筹。我国有史料记载最早的筑坝工程,始于公元前598年至公元前591年在安徽寿县南建成的芍陂灌溉水库,这比最早见于记载的埃及考赛施干砌石坝晚了约2200年。我国较早地完成了向封建社会的过渡,生产关系的变革有力地推动了水坝建设。

  到了春秋战国时期,我国水坝的防洪、灌溉等功能都有了长足进步。据战国人所著地理书《周礼·职方氏》中记载,当时中原地区人工灌溉系统称作“井田沟洫”制度。这一时期兴建的筑坝引水工程气魄宏大,如都江堰、郑国渠、漳水十二渠等,都是当时闻名的大型灌区。

  闻名中外的都江堰工程是岷江上的古代大型引水工程,有防洪、灌溉及航运三利,是目前全世界唯一留存年代最久并至今仍发挥着重要作用的生态水利工程,至今已成功地运行了2250年,灌溉面积也增加到1086万亩。

  2000多年前的成都平原并不是天然粮仓,岷江经常泛滥,旱灾也时有发生。公元前256年前后,秦蜀郡守李冰吸取前人的治水经验,运用水动力学原理,采用无坝引水的建筑形式,选择具有得天独厚自然条件的岷江出山口与成都扇形平原顶端结合部作堰址,凿开玉垒山伸向江心的余脉,形成坚固的、水量可控制的宝瓶口引水口;在岷江弯道江心叠砌鱼嘴分水堤,分水分沙;在鱼嘴分水堤与宝瓶口引水口之间构作飞沙堰泄洪道,自动泄洪排沙。

  其中绝妙之笔就是鱼嘴分水堤将岷江一分为二,“外江”为岷江正流(南江),洪水季节,江水漫过水坝,从远处干涸的河道泄洪排沙;“内江”为灌溉水渠(北江),干旱季节,岷江水被水坝送进宝瓶口这个狭窄的通道导水灌田。这就利用地形完美地做到既保证灌区用水和居民生活用水需要,又防止洪涝灾害发生,使成都平原平畴万顷,沃野千里。

  都江堰工程能够独步千古、历久不衰,其科学奥妙之处集中反映在宝瓶口引水口、鱼嘴分水堤和飞沙堰泄洪道这三大工程组成了一个完整的大系统,形成了无坝限量引水并且在岷江不同水量情况下的分洪除沙、引水灌溉的能力。由此开创了一套科学完整的调控自如的工程体系,成为水利史上利用自然而不破坏自然的典范,创造了人与自然和谐共存的水利形式,展示了古代水利规划顺应自然、保护自然的思想。

  晚于都江堰10年,公元前246年秦国又兴建了郑国渠,也就是至今仍在使用的泾惠渠。在此后150年左右,在郑国渠灌区里又兴建了与郑国渠齐名的白渠。西汉时又兴建六辅渠,同时制定了“水令”,我国第一个灌溉管理制度由此诞生。稍晚些时候,在今陕西还兴建了引洛水灌溉的龙首渠,龙首渠的干渠以数千米长的隧洞和独特的施工方式而驰名。这些水坝经历代维修,两千多年来一直庇护着后世子孙。

  工业革命推动近现代筑坝高潮

  人类每一次科学技术的进步,都会引起一次对应的筑坝高潮。文艺复兴之后,欧洲科学开始不断进步,并诞生了水利工程基础学理论。工业革命后,西方水利建设飞速发展,其水利科学技术开始领先于世界。在第一次工业革命中,机器大生产及资本主义快速发展的英国,成为当时筑坝活动最为突出的国家,此后欧洲其他国家也开始掀起筑坝高潮。第二次工业革命推动人类进入电气时代。1878年,法国建成世界上第一座水电站,此后水电站在世界迅速发展,由此也引发了水坝工程的一场技术变革。

  工业革命时期,水力学、动力学、结构力学、土力学、岩石力学等水利科学不断进步,筑坝技术理论日益成熟并趋向于规范化。新型筑坝材料,尤其是英国人阿斯普丁于1824年发明的混凝土,大大提高了水坝工程质量,推动水坝工程进入到一个新阶段。19世纪下半叶又出现了钢筋混凝土,进一步推动了轻型混凝土水坝工程的发展。1861至1866年在法国弗兰河上建造的古夫尔·登伐重力坝,是世界上第一座运用现代技术理论建造的大坝,高60米,是当时世界上最高的大坝。

  进入20世纪以后,高速电子计算机和高效能施工机械等许多新兴科学技术开始在水坝建设中广泛应用,尤其是现代坝工理论的出现和指导,加上工程师奇妙的设计和筑坝新型材料的发展等,为人们建造功能多样、结构复杂的大型水坝工程铺平了道路。于是,世界跨流域引水工程更加普遍,水坝工程也越来越具有大型化、综合化、跨流域、多目标等特点,形成了世界大型水坝建设的高峰。1936年,美国于科罗拉多河上采用先进理论设计的重力混凝土拱坝——高221米的胡佛大坝正式建成,开创了世界现代大型水坝之先河,标志着美国进入“大坝时代”。20世纪70年代,巴西与巴拉圭合作修建了当时世界上最大的水电站——伊泰普大坝,它比埃及的阿斯旺水坝大六倍。在这次大坝建设高潮中,筑坝高度也在不断刷新,1989年,苏联建成了高335米的当今世界最高坝——罗贡坝。

 

浏览更多相关资讯敬请关注水与中国微信公众号 
【如何关注水与中国杂志微信公众号】——方法一:打开微信直接“扫一扫”图上的二维码即可。方法二:打开微信,并点击“通讯录”并点击右“公众号”选项;在“公众号”页面里面,点击右上角的“+”号选项;在“查找公众号”页面里面的搜索框里输入“水与中国杂志”,并点击“搜索”按钮;在“搜索”结果里选择第一个,即水与中国杂志微信公众号,点击关注“进入公众号”即可。
【下次如何打开你关注的水与中国杂志公众号呢?】——进入“通讯录”页面后,点击“公众号”;在这里您可以找到您已经关注过的水与中国杂志公众号。
来源:北京日报 编辑:李楠