明代京杭大運(yùn)河山東段水源管控的工程技術(shù)創(chuàng)新

郝寶平，郭昭昭

(1.江蘇科技大學(xué) 科技史研究所，江蘇 鎮(zhèn)江 212003； 2.江蘇科技大學(xué) 馬克思主義學(xué)院，江蘇 鎮(zhèn)江 212003)

① 具體參見(jiàn)：鄒逸麟《山東運(yùn)河歷史地理問(wèn)題初探》，《歷史地理》，1981年第1期；王元林、孟昭鋒《元明時(shí)期引汶濟(jì)運(yùn)及其影響》，《人民黃河》，2009年第4期；肖華斌、王夢(mèng)穎《京杭大運(yùn)河“運(yùn)河之脊”南旺分水樞紐生態(tài)智慧探析》，《風(fēng)景園林》，2019年第6期；李寧《明代會(huì)通河漕泉研究》，曲阜師范大學(xué)碩士論文，2011年；朱年志《明代山東運(yùn)河與沿運(yùn)水柜的形成》，《前沿》，2014年第4期等。

中國(guó)大運(yùn)河是中華文明的標(biāo)志性工程，它的貫通是一個(gè)歷史過(guò)程，也是一個(gè)工程技術(shù)不斷創(chuàng)新的過(guò)程。隋朝一統(tǒng)天下后，為實(shí)現(xiàn)南方財(cái)富北運(yùn)順暢等目的，從隋文帝開(kāi)皇四年(584)到隋煬帝大業(yè)六年(610)的26年里，先后開(kāi)鑿了通濟(jì)渠、永濟(jì)渠，重修了江南運(yùn)河，開(kāi)通了以國(guó)都洛陽(yáng)為中心，北抵河北涿郡、南達(dá)浙江余杭的大運(yùn)河。這一路線歷經(jīng)唐、宋，基本保持穩(wěn)定，直到元代才有了重大轉(zhuǎn)折。元代在山東地區(qū)開(kāi)挖了濟(jì)州河和會(huì)通河，大運(yùn)河中段西折“走弓背”的格局轉(zhuǎn)變?yōu)橹卸卫薄白吖摇钡穆窂?。這一改變?nèi)嫱癸@了大運(yùn)河山東段的重要性。雖然這一重大創(chuàng)新解決了一些舊問(wèn)題，但也帶來(lái)了新問(wèn)題。因?yàn)樯綎|段處于京杭大運(yùn)河全線的制高段，水源工程的設(shè)置和維護(hù)稍不合理，就會(huì)使本就存在重大隱患的水源問(wèn)題頻繁出現(xiàn)。元代統(tǒng)治者認(rèn)識(shí)到了這一問(wèn)題，遂采取海陸聯(lián)運(yùn)的方式緩解水源和運(yùn)力的內(nèi)在緊張。到了明代，由于海禁和海運(yùn)的巨大風(fēng)險(xiǎn)等原因，海運(yùn)在明開(kāi)國(guó)后不久就被放棄，南方漕糧遂全靠大運(yùn)河運(yùn)輸至都城北京，山東段的運(yùn)力常常捉襟見(jiàn)肘，因此明代對(duì)山東段運(yùn)河的水源問(wèn)題格外關(guān)注。目前已有的關(guān)于明代大運(yùn)河山東段水源問(wèn)題的研究主要涉及該段運(yùn)河的開(kāi)鑿與變遷、水柜設(shè)置、引水和閘壩工程，格外聚焦于引汶濟(jì)運(yùn)和南旺分水問(wèn)題①。已有相關(guān)研究觀點(diǎn)鮮明，但缺乏整體性視角，從科技角度進(jìn)行闡述的研究相對(duì)不足?；诖耍P者將對(duì)大運(yùn)河山東段水源管控工程與技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新進(jìn)行系統(tǒng)性闡釋與分析，以求教于學(xué)界。

一、 水源問(wèn)題頻繁出現(xiàn)

元代在隋朝大運(yùn)河基礎(chǔ)上，利用山東汶、泗水道，開(kāi)挖濟(jì)州河和會(huì)通河，完成了經(jīng)由山東的裁彎取直工程。但由于該段處于京杭大運(yùn)河的最高處，水源常常供應(yīng)不足，進(jìn)而導(dǎo)致“岸狹水淺，不任重載，故終元之世海運(yùn)為多”[1]2795。由于明代最初定都南京，因而對(duì)江北漕運(yùn)關(guān)注有限。但明成祖朱棣遷都北京后，南方經(jīng)濟(jì)中心需全力支持北方政治中心，加之屢次對(duì)蒙古用兵耗費(fèi)巨大，漕糧需要大量北運(yùn)，漕運(yùn)壓力越來(lái)越大，因此整治大運(yùn)河山東段不僅必要而且緊迫。于是在永樂(lè)年間，宋禮等人領(lǐng)旨全面疏浚會(huì)通河，廢棄袁家口至壽張沙灣一段舊河道，東移運(yùn)道20里開(kāi)挖新河。但重修后的山東段水源依然未得到保障，漕運(yùn)壓力大的局面基本沒(méi)有改變，成為南方漕糧北運(yùn)的“卡脖子”河段，主要原因有以下幾點(diǎn)：

第一，自然地理和水文資源的天然局限。水是保障運(yùn)河通暢的基礎(chǔ)，由于先天原因，大運(yùn)河山東段的水源從一開(kāi)始就面臨短缺的局面。首先是降水少。山東位于亞歐大陸東部，降水主要受季風(fēng)影響，且主要為鋒面雨，年降水量為600毫米～700毫米，降水量?jī)H是江南地區(qū)的一半。其次是降水分配不均勻。山東段主要為溫帶大陸性季風(fēng)氣候，有明顯的雨季和旱季之分，該地區(qū)每年6-9月降水量占全年降水量的一半左右，而12月到次年2月的降水量不足全年的10%，季節(jié)性分配極不均勻。尤其每年春季是漕船起運(yùn)季節(jié)，也是運(yùn)河最需水之時(shí)，這時(shí)水源不足的問(wèn)題就更加凸顯。最后是運(yùn)河縱坡降比大(指運(yùn)河河底順?biāo)鞣较虻钠陆?。大運(yùn)河山東段縱貫黃河中下游沖積扇和山東中南部山地丘陵地帶，地勢(shì)以山東濟(jì)寧南旺為最高，分別向南、向北傾斜，其中南旺至臨清落差近30米，南旺至徐州落差近40米，所以大運(yùn)河山東段整體呈現(xiàn)出中間高、南北兩側(cè)低的地形特征。這使得運(yùn)河縱坡降比較大，珍貴的水資源沿地勢(shì)傾瀉而下，直接加劇了運(yùn)河水源的短缺。

第二，大運(yùn)河山東段開(kāi)通初期水源工程設(shè)計(jì)不合理。自然條件決定了水源短缺是大運(yùn)河山東段與生俱來(lái)的問(wèn)題，除此之外，由于認(rèn)識(shí)不到位，起初在水源工程設(shè)計(jì)與布局上也不盡合理和完善。首先，引水工程不合理。元代“遏汶入洸”的辦法使洸水成為汶水的主河道，所以運(yùn)河的水源是洸河，洸河的水源是汶河，但此舉忽視了濟(jì)寧地勢(shì)比南旺低的現(xiàn)實(shí)，導(dǎo)致了“自左而南，距濟(jì)寧九十里，合沂、泗以濟(jì)；自右而北，距臨清三百余里，無(wú)他水，獨(dú)賴(lài)汶”[1]1387的結(jié)果。因此，該段斷流、停運(yùn)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，山東段的全線通航也就難以實(shí)現(xiàn)。其次，分水位置不合理。該段運(yùn)河以濟(jì)寧以北40千米處南旺的地勢(shì)為最高，與濟(jì)寧高程相差約8米[2]243，所以該段地勢(shì)為上坡傾斜，因此在會(huì)源閘分水顯然是“北高而南下，故水往南也易，而往北也難”[3]488。引入之水不能南北分流，濟(jì)寧以北的水源得不到保障，因而造成該段運(yùn)河淺阻，無(wú)法通船，進(jìn)而嚴(yán)重制約了運(yùn)河山東段的漕運(yùn)效率。最后，調(diào)蓄工程不完善。大運(yùn)河山東段由于降水少且季節(jié)性分配不均勻，所以需要水柜蓄水，以調(diào)節(jié)運(yùn)河水的枯旺，保證運(yùn)河在枯水期有足夠的水量通航。同時(shí)，考慮到該段地形起伏大，控制運(yùn)河水量及深度需要依靠多個(gè)閘門(mén)啟閉以平衡水位，且兩閘之間的距離也要設(shè)置合理。但在運(yùn)河開(kāi)通初期，這些調(diào)蓄工程在設(shè)計(jì)和管理上缺少細(xì)致考量，導(dǎo)致設(shè)置不盡完善。

第三，黃河影響運(yùn)河通行。京杭大運(yùn)河橫跨黃河水系，這使得河道不可避免地受到與之橫切的黃河的影響，運(yùn)河山東段與黃河的交匯總是難以協(xié)調(diào)。首先，黃河決口會(huì)頻繁沖毀河道及水利設(shè)施。黃河水量季節(jié)性強(qiáng)，當(dāng)水量小的時(shí)候，泥沙堆積情況嚴(yán)重，河道經(jīng)常淤塞；當(dāng)猛然來(lái)水的時(shí)候，因?yàn)榕f道不通，水勢(shì)一大就會(huì)造成決口，沖潰運(yùn)河河道，損壞閘座。尤其是濟(jì)寧至徐州段利用泗水上游水道，因而受黃河干擾最大。其次，黃河倒灌導(dǎo)致南運(yùn)河口淤塞。徐州南茶城與黃河交匯處是運(yùn)河山東段的南運(yùn)河口，由于黃河河床高于運(yùn)河，所以每逢漲水季節(jié)，河水就猛烈倒灌入運(yùn)河，運(yùn)河口因自身調(diào)節(jié)能力有限而常會(huì)出現(xiàn)淤塞。為此，每年只能待北上漕船一過(guò)，隨即關(guān)閉運(yùn)河口閘門(mén)禁行，等秋季黃河水退，方可啟閘，放空船南下。這段時(shí)間運(yùn)河口不通，該段運(yùn)河也就不能使用。最后，引黃入運(yùn)無(wú)法避免大量泥沙。撇開(kāi)沖毀河道及倒灌入運(yùn)這兩個(gè)極端情況不談，在正常情況下，明代希望能從會(huì)通河西邊的黃河中獲得水源補(bǔ)給，但黃河含沙量太高，不可避免帶來(lái)大量泥沙，進(jìn)而導(dǎo)致運(yùn)河淤積，泥沙過(guò)多會(huì)影響船只通行，給漕運(yùn)帶來(lái)很大不便。

綜合上述原因，重修后的大運(yùn)河山東段在運(yùn)行中依然存在水源不足、分水不合理、洪水調(diào)蓄和宣泄不及時(shí)等一系列重大問(wèn)題。因此，如何對(duì)水源進(jìn)行有效管控，這既是正確認(rèn)識(shí)客觀規(guī)律的問(wèn)題，也是充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性的技術(shù)問(wèn)題。明代對(duì)該段水源問(wèn)題的重視程度超過(guò)任何一個(gè)朝代，且不斷在水源管控工程與技術(shù)方面進(jìn)行完善和創(chuàng)新，改善并修建了引水、分水、調(diào)蓄等領(lǐng)先于世界上同時(shí)期其他水利工程的水源管控工程。

二、 戴村壩引水工程保障水源

開(kāi)鑿運(yùn)河，首先要確保水源充足，所以在開(kāi)鑿時(shí)應(yīng)盡量利用與運(yùn)河大致同向的天然河流，以保障運(yùn)河有充足的水源補(bǔ)給。大運(yùn)河山東段水源主要來(lái)自區(qū)域內(nèi)東西流向的汶、泗水系，由于其流向與運(yùn)河走向不一，運(yùn)河不能自然利用這些水源，因此利用水利工程進(jìn)行引水是必然舉措。元代修建了堽城壩引汶濟(jì)運(yùn)工程和金口堰引泗濟(jì)運(yùn)工程，但由于工程設(shè)計(jì)不合理，工程運(yùn)行不到十年，“反崇汶三尺許，山水漲后，其流涓涓，幾不接會(huì)通。汶歲筑沙堰遏水入洸，堰尋決而洸自若，所在淺澀，漕事不湍”[4]。治理大運(yùn)河山東段，首先要考慮的是如何充分利用汶水和泗水的流向以求濟(jì)運(yùn)，因此，修建一個(gè)合理的引水工程和改建原有的堽城壩引水工程是解決山東段水源問(wèn)題的優(yōu)先選擇。

永樂(lè)九年(1411)，工部尚書(shū)宋禮采納汶上老人白英的建議，在元代堽城壩下游60里處修建了戴村壩。從此，戴村壩成為明代大運(yùn)河山東段通航的關(guān)鍵，因?yàn)椤颁詈又写鞔?，譬人身之咽喉也。咽喉病，則元?dú)庾咝?，四肢莫得而運(yùn)矣”[5]。首先，在戴村筑壩引汶，遏汶水向西南流，由黑馬溝至汶上縣鵝河口入運(yùn)河，為運(yùn)河提供了穩(wěn)定的水源補(bǔ)給；其次，堽城以下的汶河還有漕河、匯河(上游即今康王河)等多條支流匯入，“其勢(shì)甚大，遏汶于堽城，非其地矣”(1)參見(jiàn)胡瓚《泉河史》卷一《圖紀(jì)·東平州泉圖引·郡志》，清順治四年刻本。，所以在戴村壩引水，可以將汶河的支流也引入運(yùn)河，以增加運(yùn)河的水量；最后，明代把戴村壩選在壩基好、河道穩(wěn)定、距南旺比較近的分水制高點(diǎn)上，其壩斜插東北，與汶水的中泓河槽大致成35度的夾角[6]，引水角度也較為科學(xué)。具體如圖1所示[2]244。

圖1 戴村壩

戴村壩引水工程建成后，仍保留了堽城壩舊址，并在舊址處修筑“堽城新壩跨汶河上，下開(kāi)涵洞，置閘啟閉，再開(kāi)新河十余里接洸河，并在新河上筑堽城新閘”(2)參見(jiàn)胡瓚《泉河史》卷四《河渠志·引商輅〈堽城壩記〉》，清順治四年刻本。，以改引泉河南下濟(jì)寧作為引汶濟(jì)運(yùn)的輔助工程。這樣一來(lái)，汶河上就有兩條路線可以調(diào)節(jié)水源，該段運(yùn)河的水源由此又多了一份保障。到了弘治(1488—1505)時(shí)，戴村壩基本取代了堽城壩。此后經(jīng)過(guò)不斷完善，戴村壩逐漸成了由攔河壩、取水口、泄洪和排沙設(shè)施組成的引水樞紐，“取水口在汶水的凹岸，便于引取清水；東岸有坎河口，是河的凸岸，作為汛期洪水的通道”[2]243。清人評(píng)說(shuō)：“(宋禮)留坎河口不壩，以備分泄入海。每歲重運(yùn)過(guò)時(shí)，只用刮沙板作一沙壩于坎河口，即涓滴盡趨南旺；若水漲，則連沙沖出坎河。”[3]526從取水質(zhì)量、泄洪、排沙等多重功能角度分析，戴村壩引水工程有效預(yù)防了泥沙淤塞運(yùn)河的風(fēng)險(xiǎn)，在很大程度上保障了運(yùn)河水量的充足，這說(shuō)明設(shè)計(jì)是合理和科學(xué)的。

然而，僅靠汶、泗兩河作為水源很難保證運(yùn)河有足夠的水量通船，所以泰山地區(qū)豐富的地下水也就成為理想的運(yùn)河水源，且該地區(qū)地下水水位比較穩(wěn)定，可以保障運(yùn)河流量。永樂(lè)十七年(1419)，在漕運(yùn)總兵陳瑄的建議下，朝延“初浚泉源，以資運(yùn)河水源”(3)參見(jiàn)胡瓚《泉河史》卷十五《泉河大事記》，清順治四年刻本。。此后每隔數(shù)年疏浚一次，陸續(xù)將汶、泗中上游三府十八縣境內(nèi)的泉源通過(guò)地表明渠導(dǎo)入汶、泗、沂等河流，并最終匯入運(yùn)河。至此，通過(guò)新建引水工程將該段內(nèi)的河水、泉水等水源引入運(yùn)河，山東段水源補(bǔ)給問(wèn)題得到了較好解決。

三、 南旺分水樞紐分配水源

明代筑戴村壩引汶濟(jì)運(yùn)，使山東段運(yùn)河水源有了保障，但該段運(yùn)河的地形是中間高、兩端低，運(yùn)河縱坡降比大，南北水源條件也不同，所以如何將這些引來(lái)的水源進(jìn)行合理的南北分配也是明代統(tǒng)治者不得不面對(duì)的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。

大運(yùn)河山東段以南旺地勢(shì)為最高，有“南旺者，南北之脊也”[1]1387的說(shuō)法，因此白英認(rèn)為，“南旺地聳，盍分水于南旺，導(dǎo)汶趨之，毋令南注洸，北傾坎。其南九十里使流于天井，其北八十里流于張秋，樓船可濟(jì)也”[7]。所以，明代在修筑戴村壩的同時(shí)又開(kāi)挖了北起大汶河南岸開(kāi)口、南至南旺的小汶河，以將汶水全部引入小汶河，再引至南旺進(jìn)行南北分水以濟(jì)運(yùn)，這樣南旺自然也就成最佳分水口。但南旺分水口開(kāi)始只是河口，沒(méi)有任何水利設(shè)施，汶水東來(lái)與運(yùn)河河道垂直，汶水來(lái)水多少，南旺一帶就要消納多少，只是依靠天然地形南北分流，不能做到對(duì)南北分水的定量控制。為了解決這一問(wèn)題，明代對(duì)南旺分水口進(jìn)行了一系列的技術(shù)處理。首先，在工程設(shè)計(jì)上，該分水口的設(shè)計(jì)同魚(yú)嘴相似，即在小汶河入運(yùn)的“T”字形水口修石頭護(hù)坡，并建分水拔刺(魚(yú)嘴)，改變拔刺的位置或方向便可使汶水“至南旺中分，分之為二道，南流接徐邳者十之四，北流達(dá)臨清十之六。南旺地勢(shì)高，決其水，南北皆注”[1]4204。其次，在水工技術(shù)上，“相地置閘，以時(shí)蓄洪”[1]4204。于是在成化十七年(1481)建南旺南北閘(南閘又稱(chēng)“柳林閘”，北閘又稱(chēng)“十里閘”)，分水口正當(dāng)兩閘中間，“南旺以南，湖水甚多，不虞水少，故柳林閘宜常閉；南旺以北，止恃此一線之水，故十里閘、開(kāi)河閘宜常開(kāi)。但恐北既有余，而南或不足，又宜暫閉十里閘，將柳林閘亮版一塊，以接濟(jì)南運(yùn)，然惟北運(yùn)之水有余乃可。不然，恐南有水而北無(wú)水矣”[3]509。南北分流的治水思想以及與之配套的水工技術(shù)，使得對(duì)南北分水的定量控制得以實(shí)現(xiàn)。最后，在對(duì)分水口泥沙的處理上，分水口淤沙主要靠挑浚，一般為三年兩次。在挑浚期間，汶河口和上下二閘都筑壩堵塞，挑浚結(jié)束后再開(kāi)放；同時(shí)把水柜兼作沙柜，澄淤吐清，有效防止了泥沙淤積分水口。至此，南北分水問(wèn)題得到解決，濟(jì)寧以北的運(yùn)河水源有了保障，此為該段運(yùn)河的貫通提供了技術(shù)支持。

南旺分水工程作為遏汶濟(jì)運(yùn)較為理想的制高點(diǎn)，符合水往低處流的自然規(guī)律，在水脊分水、疏浚分水口，實(shí)現(xiàn)了蓄泄得宜，具有高度的科學(xué)性[8]254。正如當(dāng)時(shí)一位英國(guó)訪華使團(tuán)副使斯當(dāng)東(Staunton)所說(shuō)：“汶河的水在這里流入運(yùn)河……當(dāng)時(shí)運(yùn)河的設(shè)計(jì)者一定是從這個(gè)高度統(tǒng)籌全局的。他站在這塊地勢(shì)很高的地方，運(yùn)用匠心設(shè)計(jì)出來(lái)這條貫穿南北交通的巨大工程。他計(jì)算出從這里到南北兩個(gè)方向的地勢(shì)斜度，沿路河流所供給的水源，設(shè)計(jì)了許多道水閘，同時(shí)還估計(jì)到由于開(kāi)閘放船所損失的水量，可以由地勢(shì)比這里更高的汶河的水補(bǔ)充過(guò)來(lái)，匯流之后分為兩個(gè)不同方向的支流。”[9]25可以說(shuō)，在沒(méi)有現(xiàn)代機(jī)械動(dòng)力的水運(yùn)時(shí)代，南旺分水樞紐代表了中國(guó)大運(yùn)河卓越的科技成就。具體如圖2所示[10]。

圖2 南旺分水樞紐

四、 水柜、水閘調(diào)蓄水源

大運(yùn)河山東段的主要技術(shù)難點(diǎn)在于水源供給和地形高差對(duì)漕船通航的阻礙，明代通過(guò)引汶濟(jì)運(yùn)工程和南旺分水工程，使運(yùn)河水源有了保障。但在水源問(wèn)題解決后，對(duì)于如何保證這些有限的水源有效發(fā)揮作用，明代主要采取了設(shè)水柜、立水閘等方式來(lái)調(diào)節(jié)水源、節(jié)制水流，以保障漕船的通行。

所謂“水柜”就是指運(yùn)河沿岸調(diào)節(jié)流量的湖泊。汶河屬于季節(jié)性山洪河道，有明顯的汛期和枯水期，因此運(yùn)道的通暢離不開(kāi)水柜的設(shè)置。該段運(yùn)河沿線的眾多湖泊為明代采用這一水利方案創(chuàng)造了條件。首先，在對(duì)水柜的選擇上，明代在該段運(yùn)河沿線設(shè)立了四大水柜，即汶上南旺湖、東平安山湖、濟(jì)寧馬場(chǎng)湖、沛縣昭陽(yáng)湖，“名為四水柜，水柜即湖也，非湖之外別有水柜也”[11]470，四大水柜秋冬儲(chǔ)蓄、春暖灌輸，有效調(diào)節(jié)了河湖水量，彌補(bǔ)了運(yùn)河水量季節(jié)性分配不均的缺陷。其次，在設(shè)置原則上，由于汶水汛期洪水量占全年的70%，因此水柜又發(fā)揮著滯洪的作用，但同一水柜既要蓄水又要滯洪，在實(shí)際運(yùn)行中存在很大困難，所以明代對(duì)于水柜有著嚴(yán)格的規(guī)定，“夫可柜者，湖高于河，不可柜者，河高于湖故也”[12]85。根據(jù)這一原則，明代將運(yùn)河沿線的湖泊分為蓄水區(qū)和滯洪區(qū)，其中將運(yùn)河以東地勢(shì)較高的各湖設(shè)為水柜以蓄泉，將運(yùn)河以西地勢(shì)較低的各湖設(shè)為水壑(滯洪區(qū))以滯洪。最后，在水柜運(yùn)行上，明代制定了嚴(yán)格的管理制度，并規(guī)定了蓄水深度。為滿足這一規(guī)定，在運(yùn)河與湖堤上設(shè)進(jìn)水閘與減水閘，“漕河水漲，則減水入湖；涸，則放水入河，各建閘壩，以時(shí)啟閉”[11]470，以確保運(yùn)河行船對(duì)水量的要求，同時(shí)在滯洪區(qū)各設(shè)斗門(mén)，以泄所漲之水，保證洪水能及時(shí)宣泄。大運(yùn)河山東段沿岸湖泊眾多，由于大汶河三角洲的延展，這些湖泊被分為濟(jì)寧以北的北五湖和濟(jì)寧以南的南四湖，在運(yùn)河水源補(bǔ)給方面發(fā)揮了重要作用，“諸閘漕以汶為主，而以諸湖輔之。若蜀山、馬踏、南旺、安山、沙灣諸湖，皆輔汶北流也；獨(dú)山、微山、昭陽(yáng)、呂孟諸湖，皆輔汶南流者也”[12]79。水柜的設(shè)置既調(diào)節(jié)了運(yùn)河水量，又增加了運(yùn)河水源，為引汶濟(jì)運(yùn)工程效益的發(fā)揮起到了重大作用。

由于大運(yùn)河山東段中間高、兩端低，所以漕船行至此段面臨著爬坡的困難和下坡的風(fēng)險(xiǎn)，因此需要“分段設(shè)置船閘，抬高水位，控制水量，以時(shí)啟閉”[13]，以提升船只通行效率并降低風(fēng)險(xiǎn)。閘的種類(lèi)繁多，明代時(shí)見(jiàn)諸文獻(xiàn)記載的有積水閘、進(jìn)水閘、平水閘、減水閘等，但對(duì)于大運(yùn)河山東段而言，使用最多、最重要的是節(jié)制閘。節(jié)制閘主要建在運(yùn)河主河道上，可分段滿足通航水位。該段運(yùn)河上的節(jié)制閘由上下兩部分組成，下部包括樁基、底板，上部有閘墻、閘門(mén)及絞關(guān)設(shè)備，閘墩及閘墻均由條石砌筑，閘門(mén)為疊梁式木板，閘身上設(shè)閘漕。在閘墻上下游，還有呈扇形的八字垟，被稱(chēng)為“雁翅”，雁翅的作用是使閘孔與正河之間從收縮至擴(kuò)展有一個(gè)過(guò)渡，使水流線不至于紊亂。雁翅后還有“石防”，它可使整個(gè)閘成為一個(gè)石砌的整體，以防御洪水的沖擊。《元史·河渠志》記載了該段運(yùn)河上節(jié)制閘通行的型式：“閘頭長(zhǎng)一百尺、闊八十尺，兩直身各長(zhǎng)四十尺，兩雁翅各斜長(zhǎng)三十尺，高二丈，閘空闊二丈?！盵14]具體見(jiàn)圖3[8]293。

圖3 山東運(yùn)河節(jié)制閘

這些節(jié)制閘的啟閉具有節(jié)制水量和控制航道水深的功能，因?yàn)槠渲苯雨P(guān)系到船只通航，所以在工程管理上有嚴(yán)格的制度要求。首先，是相鄰上下閘聯(lián)合運(yùn)用和船隊(duì)編組過(guò)閘。閘門(mén)啟閉的原則是一啟一閉，“漕船到閘，須上下會(huì)牌俱到，始行啟板。如河水充足，相機(jī)啟閉，以速漕運(yùn)。不得兩閘齊啟，過(guò)泄水勢(shì)”[15]。以會(huì)牌傳達(dá)閘門(mén)的啟閉指令、以船隊(duì)編組過(guò)閘減少開(kāi)閘次數(shù)，都可達(dá)到節(jié)水運(yùn)行的目的。其次，是閘壩聯(lián)合運(yùn)行。如遇枯水期、歲修期、局部河段下閘堵水，或者筑草壩閉河，船只由月河繞行或盤(pán)壩上下，以此抬高水位，使河道維持通航[16]。最后，是控制關(guān)鍵河段的過(guò)水?dāng)嗝?，重點(diǎn)是閘門(mén)段。明朝萬(wàn)恭根據(jù)漕船重載入水至少三尺五寸、漕船寬一丈五寸的標(biāo)準(zhǔn)，提出閘門(mén)前后段疏浚的規(guī)定尺度是深不過(guò)四尺、寬不得過(guò)四丈(以便兩船并列)。閘門(mén)段過(guò)水?dāng)嗝鏈p少，必然會(huì)增加河道水深，藉此達(dá)到節(jié)水通航的目的。萬(wàn)恭將這一經(jīng)驗(yàn)總結(jié)為：“以少淺治多淺，以下水束上水?！盵12]80英國(guó)訪華使團(tuán)副使斯當(dāng)東對(duì)會(huì)通河上節(jié)制閘的構(gòu)造有詳細(xì)描述：“和歐洲的水閘一樣，運(yùn)河水閘設(shè)有高低水門(mén)。它的水門(mén)構(gòu)造非常簡(jiǎn)單，容易控制，修理起來(lái)也不需要很多費(fèi)用。它只是幾塊大木板上下相接安在橋砧或石堤的兩邊溝槽里，當(dāng)中留出開(kāi)口來(lái)足夠大船航行?！盵9]25

五、 結(jié)語(yǔ)

中國(guó)地貌呈西高東低之勢(shì)，受此影響，河流多是自西向東流向，進(jìn)而形成了百川歸海的分布格局，但這樣的自然水系不利于南北經(jīng)濟(jì)文化的交流發(fā)展。若要突破自然水系的制約，就必須開(kāi)鑿南北走向的人工運(yùn)河。山東段作為京杭大運(yùn)河地形和水資源條件最復(fù)雜的一段，其工程問(wèn)題之復(fù)雜，投入物力、人力之巨大，是世界其他任何運(yùn)河都難以比擬的，圍繞它的運(yùn)行而開(kāi)展的水源管控也是舉世無(wú)雙的。大運(yùn)河山東段在運(yùn)行過(guò)程中總會(huì)因?yàn)榈貏?shì)高低懸殊而出現(xiàn)水源不足、水位不平衡、汛期洪水調(diào)蓄和宣泄難以調(diào)控等一系列重大問(wèn)題，因此對(duì)山東段運(yùn)河的治理是一個(gè)認(rèn)識(shí)不斷深入的過(guò)程，也是一個(gè)實(shí)踐不斷深入的過(guò)程。為了保障大運(yùn)河山東段暢通，明代創(chuàng)造了種類(lèi)豐富、數(shù)量眾多、具有鮮明地域特點(diǎn)的運(yùn)河工程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了世界上最早的水資源時(shí)空調(diào)度，有效保障了世界上最長(zhǎng)運(yùn)河的連續(xù)水運(yùn)，反映出17世紀(jì)以前中國(guó)水利科學(xué)技術(shù)的卓越水準(zhǔn)。