中国古代水利航运技术的发展,首先体现在建造堰埭的技术上,而古代扬州在这方面走在了时代的前列。

由于河道水位有落差,为了拦蓄河水,保持航道水位,古人就筑堤建坝,拦蓄河水,但这也产生阻断航道的矛盾。

人们从船夫拉纤中得到了启发,设想把拦水坝筑成两侧都是斜坡,在拦水坝一侧的斜坡上用拉纤的方法把舟船拉上坝顶,再让舟船从拦水坝顶顺着另一侧的斜坡滑下去。这种翻坝而过的方法,即可解决舟船过坝,又能保持河水不流失。这种能够阻止河水流失的航道设施叫做“埭”,又叫“埭坝”。

有了埭坝蓄水,舟船便可通航。遇有降雨或洪水时,为了保持水位的稳定,维护河岸安全,又需要把超过要求水位的水,排到河道之外,这就需要另一种控制、调节水位的水工设施,这就是“堰”。堰又叫做“堰坝”,其作用类似于今日的溢洪坝。

“埭”是拦断河道但可以过船的壅水工程,“堰”是顺着河岸但有闸门的溢水工程,“堰”与“埭”相互配合,保证了运河的通航。

春秋末年,吴王夫差为了北上攻打齐国,于周敬王三十四年(公元前486年)开挖了连接长江与淮河的邗沟。古代运河上最早的阻水通航设施就是吴王夫差所筑的北神堰。(18) 此后,长江至淮河的运河上相继又建筑了4堰,最终形成了5堰,即龙舟堰、新兴堰、茱萸堰、邵伯堰和北神堰。埭坝的地点不同,大小、高低、坡度也不同,过船的方法也不尽相同。瓜洲埭位于长江与运河的交汇处,是一处大埭,大型舟船过埭仅靠人力还不够,要利用畜力拉动绞关,最多时要用22头牛,故有“牛埭”之称。唐宋时人们还掌握了长江江潮的水文规律,在瓜洲埭利用江潮上涨,水位差缩小时,及时翻越舟船过埭。

随着通航技术的发展,斗门逐渐取代了埭坝。斗门是现代船闸的雏形。“斗门”又叫“陡门”“水门”,是一种既可节制水流又可通航的早期闸门。

早期的斗门是木制的,是单闸,分两种:一种是门板式,是用巨木制成厚板作为插门,沿着闸槽提上、放下;另一种是叠梁式,是用长木方一段段地沿着闸槽放下去、提上来。唐代开元二十五年(737年)润州刺史齐澣为了缩短运输距离,引江水进入运河,在瓜洲开凿伊娄河二十五里,在通江口门处建了一座伊娄埭,同时在埭旁设一斗门。江潮上涨时,开斗门引船入埭。潮落时,关闭斗门以防止运河水外泄。如果是运河与长江的水位持平,则斗门大开,让舟船畅通。(19) 设置斗门无疑是航运技术的一大进步,唐代大诗人李白多次来过扬州,多次在运河上搭乘船只,见到瓜洲伊娄河上的新型航道后,很有感慨,写诗赞美:“齐公凿新河,万古流不绝。丰功利生人,天地同朽灭。两桥对双阁,芳树有行列。爱此如甘棠,谁云敢攀折!吴关倚此固,天险自兹没。海水落斗门,湖平见沙泬。”(20) 诗中所说的“齐公凿新河”,即指润州刺史齐澣在瓜洲开凿的伊娄河,此河又叫“瓜洲新河”。这条河的开凿,使船只避免在江中绕行60里。斗门的建造,又使往来的船只可在潮平时顺利过船,避免了翻坝的艰难,这些都极大地改善了长江与运河交汇处的通航条件。

瓜洲伊娄河上的斗门,能使下泄的水有所节制,但频繁的启闭,仍会使河水流失,不能从根本上解决问题。另外,斗门一开启,河水奔涌而下,船只上行是逆水行舟,十分艰难。船只下行如脱缰之马,稍有不慎,船毁人亡。故很长一段时间里,人们不得不将堰埭和斗门交替使用。使用斗门也常常是利用江潮上涨、水位差缩小的时刻,或是在夏秋雨水多、运河水源充足的季节。(21)

为了有效地既节水又通航,人们又经过长期的实践与探索,在北宋年间,终于在扬州西河第三堰上,创建了有上下两个斗门的船闸,这就是被英国科技史学者李约瑟赞美的“世界历史上的第一个塘闸”——西河船闸。(22)

这座船闸的建造者是乔惟岳。乔惟岳是一位富于创新能力和实干精神的朝廷大员,北宋雍熙元年(984年),乔惟岳“为淮南转运副使……建安北至淮澨,总五堰,运舟所至,十经上下,其重载者皆卸粮而过,舟时坏失粮,纲卒缘此为奸,潜有侵盗。维岳始命创二斗门于西河第三堰,二门相距逾五十步(一步相当于今之1.47米),覆以厦屋,设悬门积水,俟潮平乃泄之。建横桥岸上,筑土累石,以牢其址。自是弊尽革,而运舟往来无滞矣”(23) 。这段文字记录了“西河船闸”的平面布置、平水情况和使用效果,可知这座古代船闸是复闸,有上、下两个斗门,闸室长73.5米。闸门为可升可降的平板门,当闸室中的水位与上、下游水位齐平时,先后开启上游闸门和下游闸门,船只便可通行。这座船闸的闸下还设有供水和泄水用的小门,构成船闸输水系统,以升降闸室水位。闸上设有“横桥”跨越,以利闸工操作,其工作原理与操作形式都与今天现代化的船闸基本相同。(www.daowen.com)

运河上筑坝节水与船只通航的航道矛盾,困扰了人们长达千年,而宋代扬州西河船闸的创建,基本上解决了这一矛盾,船闸真正代替了以往的堰埭和斗门。不但消除了船只翻坝而过的繁重和危险,节省了船只过坝的时间,也大大提高了船只运输吨位。当时运河上主要的运输船只——漕船——的载重量从此翻了一倍多,沈括在他所著的《梦溪笔谈》卷十二中记载道:“运舟旧法,舟载米不过三百石。闸成,始为四百石。其后所载浸多,官船至七百石;私船受米八百余囊,囊二石。自后北神、召伯、龙舟、茱萸埭,相次废革,至今为利。”(24) 功效十分显著。

明清时期,扬州在科技方面的一项重大成就是在水利建设中实施了“归海五坝”和“归江十坝”两项大型工程。堰埭、斗门、船闸都是为了节水、补水,水量过多时还需抗洪、排涝,“归海五坝”和“归江十坝”,就是扬州人解决这一难题的两项大型工程。

宋代以后,江淮水患日益严重。明朝洪熙元年(1425年),平江伯陈瑄着手治理江淮水患,他修建了淮扬运河上的四座减水坝闸,“以时启闭,人甚便之”(25) 。到了清代,黄淮灾害日益加剧,明代陈瑄所建的减水坝闸也已废圮。清康熙十八年(1679年),靳辅出任河道总督。靳辅在继承宋明以来“导淮入海”治水思路的基础上,充分利用高邮城南的几条大河作为泄水通道,提出了在高邮城南的里运河东堤上修建五座减水坝的工程方案,引导淮水东流入海。这就是后世所称的“归海五坝”。“归海五坝”从高邮城向南依次为“南关坝”“新坝”“中坝”“车逻坝”和“昭关坝”。(26)

明代,扬州人还开始了在“导淮入海”之外,寻找新的分黄导淮方案。当时的河道尚书凌云翼提出了“导淮入江”的思路。明万历二十三年(1595年),河臣杨一魁将“导淮入江”的思路付诸实施,他开高邮西南的茆塘港通邵伯湖,接着又向南开扬州东郊的芒稻河,从而构成了淮水向南到达长江的新通道,这是历史上正式导淮入江之始。(27) 此举在淮入暴涨时能泄水入江,减轻了归海五坝的压力,也减少了里下河地区的灾情,收到了一定的成效。明代末年,淮河入海通道因黄河的抢占,泥沙淤塞的状况更为恶化,向北流出清口者日趋减少,多为南下侵入运河,故从清康熙元年(1662年)起,人们便开始有计划地实施分淮入江的系列工程。这项系列工程历时一百多年,直至清道光年间才基本完成,这就是著名的“归江十坝”。

图10-2　归江十坝示意图

(引自徐从法《京杭大运河史略》)

“归江十坝”是一项复杂的系统配套的河工工程。淮河入江水道上承洪泽湖东南的三河闸,下至入江口处的三江营,全长一百五十多公里。在邵伯湖六闸以南,为淮水入江设计了八条通道:运盐河、金湾河、太平河、凤凰河、新河、壁虎河、湾头河和沙河。归江十坝就在这八条通江水道上渐次形成,并成为淮水入江的咽喉要道。这十坝为:江都镇北的褚山坝、芒稻河上人字河头的拦江坝、金湾河口的金湾坝、太平河之上东湾河口的东湾坝、太平河之上西湾河口的西湾坝、凤凰河河口的凤凰坝、新河口的新河坝、壁虎河中部的壁虎坝、古运河东岸湾头镇境内的湾头老坝以及扬州解放桥北古运河东岸的沙河坝。(28)

这一系列防洪治水的工程技术,非常有效,大多数至今仍在使用。早先的归江十坝均为土坝,20世纪五六十年代,废坝造闸,先后建成了万福闸、太平闸、金湾闸、运盐闸、芒稻闸以及江都水利枢纽工程。千百年来“挹江控淮”的愿望,终于变成了现实。