李云鵬
靈渠:人與自然和諧相處的杰作
李云鵬

靈渠位于廣西壯族自治區興安縣境內,是中國著名的古運河,開鑿于公元前214年。《淮南子》記載:“(秦皇)又利越之犀角、象齒、翡翠、珠璣,乃使尉屠睢發卒五十萬為五軍:一軍塞鐔城之嶺,一軍守九嶷之塞,一軍處番禹之都,一軍守南野之界,一軍結余干之水,三年不解甲弛弩。使監祿無以轉餉,又以卒鑿渠而通糧道,以與越人戰,殺西嘔君譯吁宋。”
即秦始皇為統一嶺南,由尉屠睢帶兵五十萬攻打,而大量軍餉則無法運至前線,為此負責軍隊后勤供給的史祿開鑿靈渠作為“糧道”,使秦軍得以殺其王“譯吁宋”,最終實現統一大業。
興安縣地處長江流域和珠江流域的分水嶺,湘水經此東北流入長江,漓水在其西向南流入珠江。
湘水上源稱海陽河,南嶺山脈將海陽河與漓水的支流始安水分隔兩側。在此開渠溝通湘江和漓江,從而把長江水系和珠江水系的水運聯系起來。兩千余年以來靈渠一直是嶺南地區和中原之間最主要的交通要道,為中國東部與西南的經濟、文化交流發揮了重要作用。宋代詩人李師中有詩稱贊:“粵嶺限南天設險,秦通舟輯鑿嵯峨。若將毫發驅山石,移就斯渠利更多。”
靈渠的開通促進了中原的文化與嶺南的交流和民族的融合。文化的交流,一定程度上依賴于經濟上的交流,但歸根結底是借助于人口的流動。靈渠開通之后,中原先進的冶鐵技術和成熟的農業科技隨著南下的漢人進入嶺南,帶動了嶺南地區經濟的發展,同時嶺南特有的物產通過商業的運轉也更多的輸送到東部。
中原頻繁的戰亂使大量漢人遷入這片相對安寧的土地并扎下根,農業技術得以保持與中原同樣先進。而中原的一些文人學士和官吏或因罪被貶謫流放,或為尋求內心的那片桃花源,也來到了這片土地上。他們吟詩作對、開壇講學,儒家文化也在這里產生越來越大的影響,國家大一統的思想也逐漸得到了原住民的認同。靈渠對維護中央政府對西南地區的統一有著重要意義。
靈渠的開鑿不只是溝通了一條水路,同時也造就了一段優美的風景。湘江的洶涌,分水塘的靜逸,大、小天平的堅穩持沉,鏵嘴的鋒芒,渠水的清秀和柔美,還有萬里橋、飛來石、秦堤等等,以及隨處可見靈巧的陡門,使靈渠在歷代都是一處名勝。
無數的文人墨客經過這里,用筆墨描述見到的美景,感慨靈渠工程的偉大,同時抒發自己心中的情懷。清代文學家袁枚泛舟游靈渠,用“江到興安水最清,青山簇簇水中生。分明看見青山頂,船在青山頂上行。”形象描述嶺上運河的神奇。蘇宗經經水路過興安城,用一首樸實的詩描述了城與河的關系:“行進靈渠路,興安別有天。徑緣橋底人,舟向市中穿。漿腳揮波易,蓬窗買酒便。水程今轉順,翹首望前川。”
明代文人解縉看到靈渠渠首分水的精巧,不禁感慨始皇帝統一天下的偉大,同時也對王朝的短命嗟嘆唏噓:“石渠南北引湘漓,分水塘深下作堤。若是秦人多二紀,錦帆直是到天涯。”一源同宗的河水被鏵嘴和天平分作兩支,魯鐸卻看到了它們在萬里之外大海中的再次相會:“一道原泉卻兩支,右為湘水左為漓。誰知萬里分流去,到海還應有會時。”“興安城郭枕高邱,湘漓分水南北流”。
嘉靖四十一年,被貶到廣西的嚴嵩路過興安萬里橋,恰值寒冬風雪飄揚,從政治的最高處跌下,如今站到這靈渠運河高高的萬里橋上,不禁發出“萬里橋頭風雪暮,不知何地望神州”的感慨。

靈渠全景的模擬沙盤。 攝影/阿英/CFP

靈渠位置示意圖。 制圖/田宗偉
靈渠的開鑿也給“湘”、“漓”兩條河流賦予這么浪漫、富有詩意的名稱。且不管湘、漓二江各自源流及是否同源的爭論,但至少在鏵嘴處,人們看到了湘水被一分為二,各自南北流去。
湘、漓,相離也。古人睹物思人,以分流的河水寄托人的離別的情感,就賦予它們一對這么形象的名字。
宋人柳開言:“乘舟溯湘水而抵嶺下,沿漓水達于桂州,問其嶺之名,即分水嶺也。分水是湘、漓水也,二水異流也,謂其同出海陽,至此嶺分南北而相離也。二水之名,疑昔人因其水分相離,而乃命之曰湘水、漓水也。”
靈渠工程由渠首、南渠、北渠三大部分組成。渠首建大、小天平壩截斷海陽河,壅高水位后經鏵嘴分水入南、北渠,南渠穿越山嶺西流入漓江,北渠仍入湘江。
靈渠工程的關鍵在于,渠首設在湘江干流上的合適位置,天平壩的合理高程既能壅高水位,分一部分湘水西入漓江以通船,又能保證汛期洪水可泄入湘江故道,壅水形成的分水塘還有調蓄水量的作用;南渠成功穿越分水嶺,自流入漓江;另開一段北渠,以調節因天平壩壅高水位而增加的上下游水位差,使水安全平穩地泄入下游,同時滿足航運要求。
作為一個系統工程,靈渠總體的規劃布置更是體現出了古人全局性的規劃理念,這個特點尤其體現在渠首位置的選擇上。
據鄭連第先生的研究,靈渠渠首的選址是綜合考慮了水資源條件、地形高程、地貌等因素,最終選取了最佳的位置:渠首建在水量較大的海陽河而非始安水上,是為了保證運河的水源充足。
海陽河與始安水相距最近處僅1.7公里,但渠首并沒有選在此處,是因為這個位置海陽河高程比始安水低得多,要想實現自流引水要筑很高的壩,而且此處山脈很高,渠道開鑿的工程量太大,因此將渠首選在上游2.3公里的地方(今渠首位置),這里是南嶺山脈的最低處,開渠工程量較小,同時海陽河水位比始安水低的不多,渠首筑低壩攔水即可自流入始安水。
古人正是站在統觀全局的高度,以開闊的視野、靈活而嚴謹的思維,在當時的技術水平下規劃并建成這樣一座能夠沿用兩千多年、創造巨大經濟、社會、文化效益而沒有對環境造成不良影響的工程。
靈渠渠首主要起壅水、分水作用,工程由分水塘、鏵嘴、大、小天平及南陡、北陡幾部分組成。其中,主體建筑是大、小天平。
大、小天平壩呈人字形布置,壩軸線夾角95°。這樣的布置在受力時有拱的作用,結構上較為合理,另外也是分水之后的導流堤。
斜向北渠一側的叫大天平,長343.3米,寬21.1米;斜向南渠一側的叫小天平,長127米,寬18.1米。壩頂可以全線溢流,能夠控制入渠水流的水位不會過高,“天平”之名即來于此。
大小天平壅高了海陽河的水位,使水能夠自流入始安水。壩上游形成了一個小水庫——潭,即所謂分水塘,有水量調蓄的作用。壩面為片石豎砌,能夠在水流沖刷下保持結構穩定。汛期洪水到來之后,可以通過全長470多米的過流斷面泄洪。巨大的泄洪能力,使南、北渠的入流水位能基本保持穩定,極大地保證了南、北渠的建筑物安全。
靈渠的分水建筑是鏵嘴,它自大小天平人字形的頂端向上延伸30米至潭中,是一座堅固的導流長堤,與大小天平配合,分導湘水入南、北兩渠。
“鏵嘴”名稱的來歷,是因為天平壩前尖后闊,古人因其形似耕地的犁鏵,而稱其為“鏵堤”。為使分水作用更加可靠,順天平壩尖端又專門建分水工程,即稱鏵嘴。鏵嘴“于湘流砂磕中壘石作鏵嘴,銳其前,逆分湘流為兩。”其主要的作用是控制自流分水的比例。
古人將鏵嘴和天平并列為靈渠渠首工程的關鍵:“陡河(即靈渠)功用之要,以鏵嘴天平石為最,二者崩壞,則湘水無涓滴入漓,則田廬受害矣。”
鏵嘴的頂部是一個類似于菱形的方臺,一邊長41米,另一邊長38米,寬22.8米,高2.3米的方臺,全部用長約五尺、寬厚約二、三尺的方石塊砌成,非常堅固。通常所說的鏵嘴就是指這個方臺。其實,這種說法并不全面。經鏵嘴的分流,水源充足時,南渠進口流量一般為5至6立方米每秒,北渠流量11至12立方米每秒。海陽河來水小于南北渠合計18立方米每秒的過流能力時,鏵嘴的分水比例大致為三七分水,這個比例非常穩定。
“陡門”也叫“斗門”,也就是現在所說的閘。南陡和北陡分別是南渠和北渠的進水閘,由于鏵嘴和天平可靠的分水作用,當來水流量滿足兩渠正常需要時,二陡常開,并無顯著功用。當來水量較小時,才需要閉陡門調節。
具體運行方式如下:南渠有航運需求時,閉北陡,增加南渠的進水量,船出入南渠;閉南陡開北陡,增加北渠的進水量,船出入北渠。通過二陡交替啟閉,在缺水的季節也能夠實現全渠的航運。
作為越嶺運河,靈渠開鑿成功的關鍵就是渠首的選址及工程布置,科學合理地解決壅水、引水、分水一系列的水源問題。

世界上最古老的運河之一靈渠“四賢”祠內的“四賢”像:秦監御史祿、漢伏波將軍馬援、唐桂管觀察史渤、唐桂州防御史魚孟威(從左至右)。 攝影/阿英/CFP

在靈渠開鑿一千多年之后,明代重開會通河,建戴村壩引汶河水、經小汶河引至最高點南旺分水,成功解決元代未能解決的會通河水源問題,使京杭運河得以跨越山東分水嶺,真正實現漕運的南北暢通并連續運用700多年,支撐了明清兩代的國家經濟和政治穩定。
會通河與靈渠都是越嶺運河,但由于地形、水系以及工程背景等條件的不同,兩個工程卻有完全不同的特點。
會通河的線路是由京杭大運河全線的走向決定,其水源工程獨立于運河。而靈渠是為溝通兩條水系,線路選擇不受其他條件限制,所以可以直接從湘江引水入漓,輸水的渠道就是運河,水源工程與運河河道不用分離。
靈渠渠首集壅水、引水、分水功能為一體,相當于會通河的戴村壩、南旺分水樞紐功能的總和,而且不需要類似于小汶河“純水源工程”的輸水渠道。相對會通河而言,靈渠的工程體系顯得更加簡潔,但功能也很完備。二者這種布置上的差別是由于自然條件與工程背景的不同而產生的,分屬兩個時代的水利前輩都為各自的工程找到了最佳方案。
靈渠的南渠人工河段自南陡起,至清水河口共長10.6公里,其中前3.9公里完全為人工開鑿;后6.7公里為在天然小河道線路上經人工重新開鑿的河道,可以稱為半人工河段。
自清水河口至大溶江靈河口是局部經人工整治的天然河道,長22.4公里。南渠是湘江水穿越分水嶺入漓江的通道,歷史上講靈渠多指南渠。由于不同河段地形不同,各段的工程特點也有所不同。
從南陡到大灣陡3公里,是分水嶺前的一段。渠道大致是沿分水嶺腳下開鑿,右岸修筑“秦堤”攔水,水流就在山腳與秦堤之間。其中南陡至興安縣城前1.3公里,渠道與湘江故道平行且相距很近,最近處僅以一堤相隔。如飛來石處,靈渠與湘江故道在山嶺腳下形成高程不同的兩層水道夾堤而行,堤兩側高差很大,堤工非常險要,作用也至關重要。
這段渠道明顯為人工開鑿嶺腳而成,飛來石就是鑿渠后右岸殘留的巖體。飛來石下游50米處有“泄水天平”一座,是長42米、寬17.6米的側向溢流堰。其功能與京杭運河上的減水壩相同,當南渠進水量大、水位較高威脅航運或秦堤安全時,由此堰將多余的水量排泄至右側的湘江故道,是渠首之下自動調節南渠水位的又一道工程設施。

市民在靈渠的南渠上游玩。靈渠包括分水塘、鏵嘴、大天平、小天平、南北二渠、三將軍墓、秦堤、飛來石、四賢祠等。 攝影/王家成/CFP
興安縣城區河段,自粟家橋至接龍橋共長900米,渠道兩岸被城市建筑夾持,僅寬5至6米。接龍橋前300米處,左岸有一小河雙女井溪匯入,右岸又建泄水堰一座,用來保證城區狹窄河段的水位不致過高。堰上有橋名“馬嘶橋”,是靈渠上的一處名勝。
自接龍橋至大灣陡900米,左岸仍傍嶺腳而行,右岸堤外為農田,高程低于渠水位,是靈渠自流灌溉的主要區域之一。南陡至大灣陡的這段渠道平均坡降約0.5‰,是全渠較為順暢的一段。
自大灣陡至始安水入口900米,是靈渠穿越分水嶺的一段,渠寬大致在9米左右。此處山名“太史廟山”,由大灣陡至祖灣陡的400米,全是人工開鑿的深河谷,兩岸高度都在15米以上,靈渠開鑿的土石方量集中在這段。明初江南開鑿的胭脂河與此段類似。湘漓二江的分水嶺以此處最為薄弱,靈渠由此穿越分水嶺,使開鑿的工程量最低。渠首位置的選擇,一定程度上也是為了將就這處穿越分水嶺的位置。自祖灣陡至始安水口是就原有的溝谷地形所開,工程量就小多了。
半人工河段自始安水口至清水河口,是在始安水上游天然窄小河道基礎上,全部經人工擴挖而成。這段河道所在區域的地形坡降很大,如果渠水就地勢下注,則流速太快,不僅對船只航行安全不利,水量的過度流失也會使水源問題更加突出。為平緩地形坡降,這段渠道設置了大量陡門,并通過人工做彎延長渠線長度。
全長6.7公里的渠道上共設置了18座陡門來節制水流,平均370多米就有一座。靈渠因設置了大量陡門而俗稱“陡河”,全渠共設陡門36座,50%都在這段不足五分之一長度的渠道上。地形最陡峻的河段通過人工設置彎道來延長渠線長度,以此減緩渠道縱比降,平穩水的流速。最末一段彎道特征最為顯著,渠線長度700米,其直線距離還不足一半,其中接近180°的反曲線大彎即有八九處之多;最末一個60米長的大灣,其直線距離僅20米。
陡門的設置影響船行的速度,而且需要一定的操作和管理維護投入,在陡門已經非常密集的情況下,彎道的設置是必要的。通過地勢較陡段彎道的設置,將這段半人工渠道的縱坡降平穩控制在1.1‰左右,大大改善了對航運不利的地形條件。
靈渠開鑿之后,清水河成了靈渠的最大支流,清水河口以下的靈渠渠道用的清水河舊河槽。由于自然河道的斷面型態并不一致,寬處百余米,窄處僅十余米;某些河段因斷面寬淺,灘廣礁多不利船行,須有工程進行必要地調節。
這段渠道設陡門8座,水淺時可以閉閘蓄水。陡門主要位于上游段,其位置大都在彎道的彎頂稍下游處。除陡門之外,這段河道上還建了大量堰壩作為控導工程,其功能或壅積水量,或固定河槽、穩定灘洲,或約束水流抬高水位,與陡門一起配合,改善航運條件。
一般說靈渠往往只指南渠,其實不然。北渠雖然不足4公里長,工程型式簡單,而且沒有穿越分水嶺的關鍵性工程,但卻是靈渠工程體系不可缺少的部分。

廣西靈渠華嘴堤上的美齡亭,乾隆書寫的“湘漓分派”。 攝影/王家成/CFP
大小天平將其上游湘江水位壅高了4米左右,如果仍湘江故道下泄,水流的平均坡降會比原來增加1.4‰,劇烈的沖刷影響河床的穩定和河道的安全,而且湍急的水流也不利行舟。
于是“(自分水塘)又東,浚湘支以達舟楫。稍下,復與江身合”,另開一段渠道,導水安全下泄仍入湘江。《徐霞客游記》中記:“(分水)塘之北,即浚湘為支,以通湘舟于觀音閣前者也。”指的就是這條另開的北渠。
為平緩坡降,北渠轉了兩個180°的大彎,將流徑延長了1公里左右,渠道的平均坡降降為1.7‰。同時,設置陡門三座(不包括北陡)控制水流,以在枯水時改善航運條件。
陡門是靈渠主要的水流控制建筑,唐代時渠道全線有陡門18座,宋代增至36座,因此靈渠又被稱作“陡河”。
陡門的結構和功能相當于現代的水閘。靈渠上的陡門主要是在枯水時發揮作用,渠道水少時關閉陡門,蓄積上游河水,等水深達到吃水要求后,船只就可以在這段渠道上航行。每座陡門都控制相應的一段渠道,船只就可以這樣逐段通行。
宋代周去非的《嶺外代答》即有“渠內置斗門三十有六,每舟入一斗門,則復閘之,俟水積而舟以漸進,故能循崖而上,建瓴而下,以通南北之舟楫。”明確闡述了陡門的功用。
靈渠上陡門的形態與中國東部大運河上常用的閘或斗門的形態有很大差異,這主要表現在門板上,而建筑的整體結構和基本原理大體相同。
陡門或閘都是用巨型條石于渠道兩側砌筑兩個墩臺,墩臺的形狀靈渠上以圓形居多,東部運河上則主要是梯形;都是在墩臺相對兩個立面上開有石槽以安置閘板,不同的是靈渠上大多是每個墩上部和下部各開一個方口,運河上的閘墩則是開一條上下貫通、寬窄相同的槽,以放置疊梁門板。
靈渠陡門的門板與我國古代閘工常用的疊梁木閘門不同,操作方式也完全不同。其閉陡時,先用幾根木杠交叉支撐于墩臺的凹口上,然后依次將竹片編成的“水并”和密實的“陡簟”鋪貼在木杠架構的迎水面,渠水受陡簟的壅阻逐漸蓄高,到一定水深之后船只即可航行。船過陡時,將木杠從墩臺上撬開,在水壓力下,攔水的這些器具全部被沖開,原集中的水位差變成有一定水深的連續水面,船只便趁此上下通過。
《徐霞客游記》中記載:“出(興安)城西三里抵三里橋,橋跨靈渠。渠至此細流成涓,石底嶙峋。時巨舫鱗次,以箔阻水,俟水稍厚,則去箔放舟焉。”講的就是這個過程。這種閘板型式及啟閉方式,相對疊梁閘來說成本低廉且操作方便,節省船只通過的時間,而且設備的更新也很簡單。
但陡門的運用畢竟還是需要日常操作和設備維護的,密集的陡門對船只航行不利,而且限于河寬和地質等條件,不是所有位置都適合建陡門的。因此,作為陡門的補充,靈渠上還修建了許多堰壩,在行船條件不好而又不適合建陡門的河段來控導水流。堰壩主要應用在南渠清水河口以下的自然河段,針對這段河道淺灘、礁石較多、情況復雜多變的特點,可以根據需要靈活布置的堰壩比陡門更能發揮作用。
靈渠工程修建于兩千二百多年前,在1941年湘桂鐵路建成通車之前,一直是嶺南與嶺北之間的交通要道。
靈渠的修建,使秦始皇能夠征服百越,將這個地區納入大中華的版圖之內。從此,靈渠就成了嶺南地區與中原物質、文化交流的通道,也是歷代國家政府對兩廣地區實現統一的重要條件。靈渠見證了嶺南地區兩千多年以來的發展史,也是嶺南文化的重要組成。
靈渠工程運用至今,其渠道線路、工程型式及主體工程的位置都基本沒有大的變動,僅歷代對洪水沖壞或日久廢圮的建筑進行修復。
靈渠的工程規劃充分利用了地形特點,結合當時的工程技術水平,在寬廣的視野,統籌考慮渠首位置、工程量、渠道線路、水流銜接等工程因素,選定的是最優的工程方案。天平、鏵嘴、陡門、堰壩等控導建筑物均就地取材,型式簡單但實用,建筑施工和維護更新也較方便,工程規模小,運行兩千余年而沒有對當地自然環境產生破壞,相反造就了一條優美的生態風景線路,這充分體現了靈渠工程的科學價值,也符合中國早期水利工程的特征。

2010年3月,廣西桂林,干涸的靈渠。攝影/趙衛陽/CFP
靈渠是一條兼有航運與灌溉功能的渠道。其開鑿之初,只為通船運輸。自宋代開始,靈渠新增了灌溉供水功能。
宋代周去非在《嶺外代答》中稱“渠水繞興安縣,民田賴之”。靈渠使南嶺高地有水灌溉,對地方經濟有巨大的促進作用。張孝祥有詩云“桂海冰天塵不動,豈知隴上有耕夫。”
靈渠的灌溉范圍主要分布在興安縣,清代已發展至數百頃(約幾千畝),其灌溉的效益儼然已與航運同等重要。康熙二十四年(1685年),廣西巡撫范承勛以“靈渠一線,民之命脈系焉,其可忽諸?”于是捐俸補修靈渠。
鄂爾泰《重修桂林府東西二陡河記》中記:“近渠之田,資灌溉者不下數百頃,水旱無虞,前此荒塍悉登膏沃。若乃舟楫之便利,惠賈通商,則自靈渠而北曲赴湖南,自鰱魚陡而西直際黔省之古州(今貴州榕江)。”靈渠的綜合利用性也是其重要特點。
一個工程是否偉大,并不應該單純從規模和短期的經濟效益來進行評價。現代技術的進步使我們能夠運用更強更硬的手段來改造自然,卻也帶來不少諸如環境生態破壞、次生地質災害等方面的負面效應。
以人類現在的實力,多大規模的工程我們都能夠建成,工程廢棄不能用了也可以拆除,但其運用過程中對地理環境產生的改變往往是不可逆轉的。工程手段的功能不是無限的,充其量它只是一個工具而已,運用好了可以帶來利益,運用不好帶來的或許就是災難,雖然這種災難可能在幾十年之后才會顯現。
人類科技的能力越強,控制不了的因素其實就越多。在這個大型工程建設數量急劇爆發的時代,我們對它們的長期運用可能對地理、環境、生態帶來的影響,考慮的還遠遠不夠。
中國古代有許多成功的水利工程,能夠延續至今的,都是我們重要的物質遺產和文化遺產,靈渠就是其中之一。靈渠工程的建筑物都是為適應自然環境而建,渠首、陡門、堰壩等都是在不對河流自然特性及周邊自然環境產生較大改變的條件下,調整而非控制水流以達到人類利用的目的,真正實現了人與自然、人與水的和諧相處。
李云鵬,中國水利水電科學研究院水利史研究所
(編輯/于翔漢)