弯道代闸技术在古代灵渠工程中的应用

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弯道代闸技术在古代灵渠工程中的应用

　摘要：为了进一步深化对灵渠这一世界古代水利建筑明珠科学价值的认识,普及灵渠文化知

识,促进灵渠申报世界文化遗产,文章将水利科学专业知识与灵渠的实际情况相结合,认为灵渠是

世界上最早应用弯道代闸技术的人工运河,弯道代闸技术不仅利于通航,而且对灵渠的水量调节

具有决定性作用。

　关键词：灵渠; 弯道代闸; 技术应用;

　　 0　引言

弯道代闸是通过人工做弯延长流径、减缓坡降，满足通航要求的一项水利工程技术 1。它通过

人工弯道对河渠航道的水面坡降作出调整，以降低水流坡降、减缓水流速度而利于船舶航行，

“ ”可以不建水闸而实现航道水力特性的调整，民间有三弯抵一闸之说。关于弯道代闸技术，最

早见诸我国春秋时期的科技文献《周礼·考工记》:“凡沟逆、地�b(不平貌)谓之不行，水属不理

孙(意顺) ”，谓之不行。梢沟，三十里而广倍。凡行奠水，磬折以叁伍。其中讲到，修建渠道

“时，要考虑水流速度、水面比降等问题。为了减低流速，应使水绕弯道而流，水道应该成磬

”折状，就好像磬(一种古代打击乐器，用石或玉制成，像曲尺。)弯曲的的两肢(形成钝角)，形

成151 “ ”度的弯曲度，其比例为叁伍，即 3 5∶，即直行占 30%的距离、弯道占 50%的距离 2。

在船闸系统尚未发明之前，这一技术使得人工运河在高差较大的地区得以正常运转，在中国古

“ ”代水运工程的代表作灵渠和大运河上都有典型的实例，体现了中国古人以河治河的运河建造

思想。

对弯道代闸这一技术的应用，目前国内尚未发现系统的研究及专着和论文，2014 年，清华大学

遗产研究院在《灵渠申报世界文化遗产文件》中提出了灵渠对这一技术的使用，但未系统论

述。为了进一步深化对灵渠这一世界古代水利建筑明珠科学价值的认识，普及灵渠文化知识，

促进灵渠申报世界文化遗产，本文引经据典，运用水利科学专业知识，对灵渠应用弯道代闸技

术具体情况、重要作用进行了分析研究，认为灵渠是世界上最早应用弯道代闸技术的人工运

河，弯道代闸技术不仅利于灵渠通航，而且对灵渠的水量调节具有决定性作用。

　　 1　灵渠弯道代闸技术应用实例

灵渠建于秦始皇三十三年(前214 年)，是世界上现存最古老的运河之一。它位于广西兴安县，

由大小天平坝和南北二渠组成。弯道代闸是中国古代运河工程中的杰出创造，这一原理在灵渠

的航道设计上得到充分体现。笔者经梳理后发现，灵渠南北二渠的航道上，有多处较为明显的

弯道代闸技术应用实例。

1.1 “北渠的两个大s” 弯道

灵渠北渠开凿于湘江北岸平坦的一级阶地上，全部为人工渠段，是典型的弯道代闸河段。渠首

连接大天平坝和分水塘，渠尾连通湘江。因人字形拦河坝修成后，船只无法过坝，故以新水道

“ ”连接海洋河与湘江，北渠也称为湘江新道。北渠全长3.25 km，其中北陡口渠底高程为 211.8

m，渠尾与湘江汇合口的渠底高程为 206.31 m，渠底高差 5.14 m，水面落差达6.72 m，渠道平

均坡降 1.7‰。其进水口至渠尾直线距离仅 1.9 km(根据卫星地图测量)，如果按照直线距离开挖

渠道，则平均坡降可达2.7‰ “。古人通过人工开挖了两个连续弯曲的 S” “型渠段，第一个S”型

“渠段是从观音阁到花桥村，第二个 S”型渠道是从花桥村到洲子上村附近(见图1)。全线共延长

渠线超过1 300 m ，成功地降低了渠道比降。

1.2 南渠从始安水口到清水河注入灵渠处的航道

这段航道是在始安水原有天然河道的基础上人工疏浚扩挖而成，因此被称为半人工运河段。此

段渠道宽9～15 m 不等，全段地势较为陡峻，坡降很大，因此河道多弯曲。其中，自距分水塘

9.4～10 km 一段，共长600 m，但其直线距离仅是一半，共有近似 180°的反曲线七八处;自距分

水塘10.03 km 南至 10.09 km 的60 m 渠道是一个大弯道，直线距离只有20 m;这两段是典型的

弯道代闸渠道。

1.3 南渠黄龙堤至大陡之间的人工渠道

黄龙堤位于南渠自然河段靠近古严关处(见图2)，是一处横亘在南渠自然河道段的砌石溢流坝;

由大条石砌成，顶宽 3.5 m，内为直岸，外坡宽约 4.7～5.3 m，共长87.6 m，坝两端连筑石堤

岸，下端堤长25.5 m，上端堤长48.8 m。黄龙堤在宋代就存在了，庆历四年(1044 年)，桂林衙

前秦晟等人曾经监修灵渠及其黄龙堤，清道光二十六年(1846 年)兴安知县李天钰重修，并题

“ ”刻黄龙堤三字石碑。黄龙堤溢水道原为灵河故道，在未开新渠前，水流直接经黄龙堤溢水道

向西而去，但是因为这段河道坡度较大，水浅流急，不利船舶航行。因此，古人筑黄龙堤把灵

河故道堵住，拦截河水从新开的渠道翻转一个大的弯道汇入原渠道，新开渠道长度大致为原始

河道的 5 倍多，大幅减缓了坡降，平稳了水流，航行条件得到显着改善。

图1 灵渠北渠示意

　　 2　弯道代闸技术在灵渠中所发挥的作用

渠道坡降指渠道上、下游两个断面之间渠底沿水流方向下降或上升的高差与该渠段水平长度的

比值，也称渠道比降。弯道代闸技术在灵渠工程中的应用，大大降低了渠道的坡降，其作用除

了利于船舶航行之外，还有三个重要的功能，分别是合理分图2黄龙堤示意水、增加灌溉面积

和保护渠道，这是之前人们关注不多的。

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摘要：

弯道代闸技术在古代灵渠工程中的应用　摘要：为了进一步深化对灵渠这一世界古代水利建筑明珠科学价值的认识,普及灵渠文化知识,促进灵渠申报世界文化遗产,文章将水利科学专业知识与灵渠的实际情况相结合,认为灵渠是世界上最早应用弯道代闸技术的人工运河,弯道代闸技术不仅利于通航,而且对灵渠的水量调节具有决定性作用。　关键词：灵渠;弯道代闸;技术应用;　　0　引言弯道代闸是通过人工做弯延长流径、减缓坡降，满足通航要求的一项水利工程技术1。它通过人工弯道对河渠航道的水面坡降作出调整，以降低水流坡降、减缓水流速度而利于船舶航行，“”可以不建水闸而实现航道水力特性的调整，民间有三弯抵一闸之说。关于弯道代闸技术，最早...

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