發(fā)布時(shí)間：2019-06-22所屬分類(lèi)：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：中國(guó)傳統(tǒng)水利事業(yè)歷史悠久，但19世紀(jì)中葉后，由經(jīng)驗(yàn)科學(xué)指導(dǎo)、側(cè)重于限制下游洪水泛流的治河理念已不可為繼。民國(guó)前期，中國(guó)本土水利人才為解決水利事業(yè)的實(shí)際需要，在引介西方水利工程技術(shù)的過(guò)程中，主動(dòng)更新工程理念。中國(guó)第一座新式大型水庫(kù)官?gòu)d水
摘要：中國(guó)傳統(tǒng)水利事業(yè)歷史悠久，但19世紀(jì)中葉后，由經(jīng)驗(yàn)科學(xué)指導(dǎo)、側(cè)重于限制下游洪水泛流的治河理念已不可為繼。民國(guó)前期，中國(guó)本土水利人才為解決水利事業(yè)的實(shí)際需要，在引介西方水利工程技術(shù)的過(guò)程中，主動(dòng)更新工程理念。中國(guó)第一座新式大型水庫(kù)——官?gòu)d水庫(kù)的早期規(guī)劃即反映了這一過(guò)程。官?gòu)d水庫(kù)的早期規(guī)劃，不僅發(fā)展了清中后期萌發(fā)的筑壩攔河思路，使其在近代社會(huì)變遷與西學(xué)東漸進(jìn)程中漸趨可行;并且在技術(shù)突破和工程論證中引發(fā)了觀念層面的變化：以徑流調(diào)控和流域治理為宗旨、地形水文測(cè)量為規(guī)劃依據(jù)、重視工業(yè)經(jīng)濟(jì)的水利工程理念隨之產(chǎn)生并逐步強(qiáng)化。官?gòu)d水庫(kù)的早期規(guī)劃在一定程度上展現(xiàn)了中國(guó)水利工程現(xiàn)代化的歷史特殊性。
關(guān)鍵詞：近代,水利史,工程理念,官?gòu)d水庫(kù)
工程理念貫徹工程活動(dòng)的始終，是工程活動(dòng)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿，是工程活動(dòng)的靈魂。[1]中國(guó)傳統(tǒng)水利歷史悠久，工程理念發(fā)展成熟較早：其價(jià)值目標(biāo)旨在限制洪水泛流、利用水土資源、增加灌溉面積等;防洪治河較限于下游;規(guī)劃依據(jù)以感性經(jīng)驗(yàn)居多;頂層設(shè)計(jì)則基于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)。19世紀(jì)中葉以來(lái)，中國(guó)發(fā)展水利的主體目標(biāo)尚未發(fā)生根本性變化，但傳統(tǒng)水利工程建設(shè)卻已趨于失效;與此同時(shí)，中國(guó)社會(huì)卻經(jīng)歷著深刻變革，工業(yè)經(jīng)濟(jì)因素增長(zhǎng)，西方科學(xué)技術(shù)傳入，促發(fā)了水利工程理念的革新。
由此開(kāi)始，中國(guó)水利史也進(jìn)入一個(gè)重大轉(zhuǎn)變階段。近年來(lái)，學(xué)界對(duì)這一轉(zhuǎn)變階段的研究，較多注意于水利科學(xué)家、學(xué)術(shù)教育機(jī)構(gòu)發(fā)展、水政變革、流域治理等問(wèn)題，探討水利工程理念變革的成果則不多見(jiàn)。事實(shí)上，水利工程理念的變革對(duì)各流域治理具有協(xié)同性影響，一些典型工程具有先導(dǎo)作用，例如，在探索新式水利管理與流域治理較早的海河流域，水利科學(xué)共同體實(shí)踐新技術(shù)，在大型水利樞紐工程方面首開(kāi)先河，中國(guó)第一座大型水庫(kù)——官?gòu)d水庫(kù)即是典型代表。
官?gòu)d水庫(kù)作為根治海河的關(guān)鍵工程，使一度威脅北京的永定河水患得到控制，一向被視為共和國(guó)水利史上的里程碑事件，對(duì)其工程理念從早期萌芽直至逐步具體、明晰化的過(guò)程進(jìn)行探究尤為必要。因此，本文擬通過(guò)梳理晚清到民國(guó)前期官?gòu)d水庫(kù)的構(gòu)想規(guī)劃，進(jìn)而管窺中國(guó)近代水利工程理念的變革過(guò)程，希望有助于深入了解中國(guó)水利工程現(xiàn)代化的歷史特殊性。
一、官?gòu)d攔河筑壩思路緣起
水壩水庫(kù)工程體系(Dam-ReservoirSystem)的大量出現(xiàn)，無(wú)疑是現(xiàn)代水利造物活動(dòng)的突出特征之一。永定河官?gòu)d水庫(kù)的規(guī)劃，可追溯至清中后期筑壩蓄洪方略的產(chǎn)生。傳統(tǒng)治河手段的失效是其重要?jiǎng)右颉?/p>
1.防洪治河陷入困境
中國(guó)傳統(tǒng)水利事業(yè)衰落的因素主要有三：國(guó)力日衰、財(cái)政支持減少;遭遇技術(shù)瓶頸、人才匱乏;人地矛盾加劇、水環(huán)境惡化。對(duì)永定河而言，水環(huán)境惡化這一因素尤為突出。北京成為政治中心后，永定河上、中游環(huán)境破壞日趨嚴(yán)重，下游則迫于人口增長(zhǎng)與土地開(kāi)發(fā)，進(jìn)行大規(guī)模筑堤。至清康熙年間系統(tǒng)性筑堤，雖然有助于控制洪水，卻對(duì)海河流域水環(huán)境造成了難以逆轉(zhuǎn)的影響。
清中葉后，永定河防洪減災(zāi)已捉襟見(jiàn)肘。主要表現(xiàn)在：其一，傳統(tǒng)治河工程不可為繼。筑堤束水是明清時(shí)期治河方略的主流。明代潘季馴“筑堤束水、以水攻沙”治水思想，把筑堤但求安全的消極防御思想發(fā)展為積極的治河手段。[2]清前期永定河堤防工程設(shè)計(jì)，一定程度上即以“束水攻沙”理論作為前提。然而，永定河堤“兩岸相去，遠(yuǎn)者寬不過(guò)二三里，近則連河一半里至數(shù)十丈不等”，[3]寬縮無(wú)律，與潘氏治河旨趣不符。而且，“清河之勢(shì)渙，與龍鳳河合流，而二河之勢(shì)弱，固不能收以清刷濁之益。”[4]
堤防對(duì)河流的治導(dǎo)作用難以發(fā)揮，且以犧牲下游淀泊為代價(jià)，“不為全局計(jì)，而只為一河計(jì)”、“于是淀病而全局皆病，即永定一河亦自不勝其病”。([4]，p.109)人地矛盾加劇后，水利工程陷于被動(dòng)防御：“筑堤詎得已?皇祖為民計(jì)”;“堤長(zhǎng)河亦隨之長(zhǎng)，行水墻上徒勞人”。[5]束狹河身后，耕地、民宅勢(shì)必向?yàn)┑匕l(fā)展，棄守兩難。
其二，經(jīng)驗(yàn)科學(xué)指導(dǎo)下的粗放型規(guī)劃已難支撐工程決策。海河各支流“眾水朝宗”的地理形勢(shì)本就對(duì)防洪不利，號(hào)稱(chēng)“小黃河”的永定河又對(duì)海河全局舉足輕重。系統(tǒng)筑堤后，泥沙長(zhǎng)驅(qū)直入淀泊，阻塞大清河出路，威脅南運(yùn)河安全，實(shí)難統(tǒng)籌兼顧。雍正四年雖諭令“引渾河別由一道入海”，([3]，pp.398-399)卻因關(guān)涉漕運(yùn)，規(guī)劃困難，“下口仍然歸淀”。([4]，p.110)乾嘉以后，永定河下口停沙、水流不暢的情況日趨嚴(yán)重。“凡低洼之區(qū)可以容水者，處處壅塞，已無(wú)昔日暢達(dá)之機(jī)”;欲挑挖河道，又因?qū)Φ匦巍⑺闹辉敚?ldquo;旋挑旋淤，終歸無(wú)濟(jì)”。[6]
道光、同治年間也有數(shù)次人工改道，卻始終未解決下口淤塞問(wèn)題，使“河至今日，幾無(wú)出路可尋。”[7]在傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)科學(xué)指導(dǎo)下，“若大興工作，誠(chéng)恐無(wú)此財(cái)力，徒筑缺口，而缺口既多，引河太長(zhǎng)，亦非巨款莫辦。”([6]，p.351)因此，“另辟一道入海之諭，終以治河諸臣胸?zé)o把握，未敢決策。其測(cè)算之不精詳，可想見(jiàn)也。”[8]既然財(cái)匱力絀，規(guī)劃依據(jù)又不充分，只能退而暫求消極防御。
2.攔河筑壩呼聲漸起
乾隆八年，直隸總督高斌提議，“宣化境內(nèi)之黑龍灣，懷來(lái)境內(nèi)之和合堡，宛平境內(nèi)之沿河口三處，皆?xún)缮綂A峙，中經(jīng)二十五六丈。其全河之水一線東趨，舍此更無(wú)別路，乃天成閘壩關(guān)鍵之地。若于此三處山口，就取巨石，錯(cuò)落堆疊，仿佛竹絡(luò)壩之意，作為玲瓏水壩，以勒其洶暴之勢(shì)，則下游之患可以稍減。”([3]，p.477)這是橫截永定河干流的最早方案。其意圖并不在分洪，而在滯洪，即削減洪峰流量，初步反映了徑流調(diào)控的理念。
清政府即于永定河與媯水河匯流處(今官?gòu)d水庫(kù)內(nèi))試行。盡管該玲瓏水壩在乾隆十二年就因沖毀而廢棄，此真知灼見(jiàn)卻為有識(shí)之士所重視。同治十二年，筑壩攔洪又被納入備選治河方案。直隸名宦鄒振岳發(fā)展了高斌筑壩思想，提出“若于上游，段段置壩，層層留洞，以節(jié)宣之，使其一日之流，分作兩三日;兩三日之流分作六七日，庶其來(lái)以漸，堤堰可以不至橫決。”經(jīng)官員查勘，盧溝橋七十里以上的石甕崖處兩山對(duì)峙，“若于此處置壩，極為得勢(shì)。”([6]，p.393)然而，進(jìn)一步詳勘得知，該處“河底旱灘，皆亂石淤沙，并無(wú)大石綿亙平鋪”;“如崖下置壩，將來(lái)水勢(shì)抬高，恐不止增一倍，則于民房、商販、煤窯，種種礙事之處甚多。”([6]，p.395)何況高斌玲瓏壩失敗在前，政府未敢嘗試。
光緒十九年，許振祎、周馥曾受命再次履勘懷來(lái)山峽，詳查筑壩攔洪的可行性，結(jié)論是“雖有烏獲孟賁之勇，亦苦立足無(wú)地”，([7]，p.293)不能建壩。二十五年，黃思永又建議，“與其由空峽地岸設(shè)防，不如于山間夾溝筑坎，使有節(jié)制”;“壩以本山亂石疊成，攔以木樁�；蛞粤鴹l編成籪式，使其罅能過(guò)水，急流緩瀉，下游自無(wú)暴漲之患。不用條石，工料亦省”，([7]，p.333)但未實(shí)施。
陳潢有云：“河不可攔。”[9]中國(guó)古代雖不乏攔水堰壩建筑經(jīng)驗(yàn)，可是，在河道單寬流量流速大、不便施工的山谷，僅憑傳統(tǒng)技術(shù)，要橫攔干流，極為困難。因此，晚清官員“考之治河諸書(shū)，亦未見(jiàn)有攔河筑壩之法。”([6]，p.395)然而，在“屢經(jīng)修治，迄無(wú)一勞永逸之方”的形勢(shì)下，時(shí)人認(rèn)為這種思路“未始非補(bǔ)偏救弊之一策”、“未嘗不可采擇而行，期于河工有益”。([7]，pp.333-334)這反映了晚清政府轉(zhuǎn)換治河思路的嘗試，對(duì)河流中上游的重視程度增強(qiáng)。
二、官?gòu)d攔洪水壩進(jìn)入工程規(guī)劃
水壩水庫(kù)工程體系的建造，既需近代壩工技術(shù)知識(shí)，也需要綜合規(guī)劃、調(diào)控徑流的近代工程理念。前述永定河筑壩攔河方案遲遲未能實(shí)施，既因技術(shù)條件不足，“水大則易于沖坍，壩工既難經(jīng)久”;([7]，pp.333-334)也因視野所限，對(duì)削減洪峰流量認(rèn)識(shí)不足，易將筑壩與“開(kāi)渠”、“分水”劃等號(hào)：“和合口以上，一片平沙，沙外即山。如欲引水治田，則無(wú)田可耕”;“實(shí)不能建壩分水”。([7]，p.333)筑壩削減洪峰的方案要切實(shí)可行，須近代高壩大庫(kù)出現(xiàn)。[10]
1.近代壩工技術(shù)與水庫(kù)防洪理念的傳播
洋務(wù)運(yùn)動(dòng)時(shí)期，近代西方水利技術(shù)傳入中國(guó)。除水泥、挖泥船外，國(guó)人也注意到英法等國(guó)的壩工技術(shù)。此時(shí)，世界建壩潮流已經(jīng)興起，1893年《益聞錄》與《萬(wàn)國(guó)公報(bào)》報(bào)道了英屬印度佩里爾壩的建造，記錄其“中央以泥土沙灰碎石為之”、“再用石門(mén)答土安砌”[11]等技術(shù)細(xì)節(jié)。1898年，比利時(shí)工程師盧法爾勘查黃河，其后提出，上游“應(yīng)否建設(shè)閘壩用以攔沙，或擇大湖用以減水，亦應(yīng)考求。治河有此辦法，理合聲明。”[12]
同年，《格致新報(bào)》也刊登了阿斯旺舊壩興工的消息。值得注意的是，該壩設(shè)計(jì)目標(biāo)本以灌溉為主，[13]國(guó)內(nèi)報(bào)道卻著重談防洪，強(qiáng)調(diào)尼羅河“漲則一片汪洋”、“此水平治甚難”;埃及造壩蓄水是“冀永免澤國(guó)坼地之患”。[14]管窺所及，可知當(dāng)時(shí)國(guó)人對(duì)水利工程的希求方向。對(duì)水庫(kù)防洪的真正理解始于中國(guó)水利專(zhuān)業(yè)人才。20世紀(jì)初，全球水壩水庫(kù)工程建設(shè)迅速發(fā)展。早年留學(xué)海外的楊豹靈、李儀祉等人均注意到此類(lèi)樞紐工程對(duì)中國(guó)水利的意義。
1915年，河海工程專(zhuān)門(mén)學(xué)校(下稱(chēng)“河專(zhuān)”)成立，致力于培養(yǎng)“熟諳吾國(guó)河流之歷史地理”[15]的本土水利人才，支撐現(xiàn)代水利規(guī)劃設(shè)計(jì)的工程知識(shí)也隨著現(xiàn)代土木水利人才的增加而傳播。李儀祉在“河專(zhuān)”課堂上講授了“Reservoir”工程，以“陂”、“塘”詮釋?zhuān)l(fā)學(xué)生思考更適宜的譯名，汪胡楨想到用“水庫(kù)”二字概括這種“蓄潦濟(jì)旱能發(fā)電”[16]的工程，與中國(guó)舊式陂塘作出區(qū)分。“河專(zhuān)”學(xué)生還曾自制水庫(kù)模型。1917年，海河流域發(fā)生特大洪水，天津租界受災(zāi)。
時(shí)任全國(guó)水利局技正的楊豹靈在查勘水勢(shì)后提出，“治理之法，其要有三：一于上游諸山造林，一于山峽間筑堵垣，一于適當(dāng)?shù)亟ㄋ畮?kù)，使水之挾沙既少，而又有水庫(kù)以澄清之，則淤墊將次已矣。”[17]1918年赴康奈爾大學(xué)攻讀水利及衛(wèi)生工程的徐世大，也以《筑湖防水論》作為其學(xué)位論文，并將部分章節(jié)發(fā)表于1919年《中國(guó)工程學(xué)會(huì)會(huì)報(bào)》創(chuàng)刊號(hào)上。
1921年，南通保坍會(huì)孫壽培在《河海月刊》譯介了美國(guó)邁阿密地區(qū)的水庫(kù)防洪，載錄其混凝土筑壩蓄水、涵洞泄水設(shè)計(jì)，注稱(chēng)“足為吾國(guó)取法者”。[18]1923年《水利雜志》上介紹防洪工程手段時(shí)，“作壩”與“蓄水池”的順序已在“人造泄水溝”與“河堤”之前。[19]水利專(zhuān)業(yè)人才對(duì)水庫(kù)工程的重視與宣傳，使水庫(kù)防洪方案及其水工原理漸為人知。
不過(guò)，民初水庫(kù)防洪思路尚不能稱(chēng)作成熟的工程理念。1915年，荷蘭工程師方維因(VanderVeen)查勘華北各河，規(guī)劃水利。其助手汪胡楨曾提議水庫(kù)方案，但他認(rèn)為費(fèi)用浩大，“恐怕貴國(guó)負(fù)擔(dān)不起”。[20]1917年直隸大水后，方維因雖指出“缺乏天然蓄池”為洪災(zāi)原因之一，肯定“人為蓄池”的效用，但認(rèn)為“中國(guó)北部之地勢(shì)，極不宜于大蓄池之建設(shè)”——可供施工的曠地不足，且須筑高壩才能見(jiàn)效，費(fèi)用過(guò)大;而“最不利于蓄池之點(diǎn)，即河流夾帶泥沙極多，蓄池雖建設(shè)完備，不久亦為泥沙淤滿(mǎn)。
欲去此淤泥，其工程極大，且需每年排除一次，否則隨去隨淤，仍屬無(wú)效。”[21]楊豹靈雖曾將水庫(kù)與造林、筑垣并列，也顧慮“筑堵垣也、建水庫(kù)也，工巨費(fèi)繁，日久仍失其效。三者中，尤以造林為最適宜、最便利之舉。”[17]這固然受民初植樹(shù)造林思潮影響，卻也說(shuō)明，因建筑高壩、管理水庫(kù)淤積等關(guān)鍵技術(shù)的支撐不足，時(shí)人對(duì)水庫(kù)防洪仍乏信心。
2.官?gòu)d攔洪壩工程方案提出
1918年3月，在熊希齡督辦海河流域籌賑救災(zāi)與河工討論的基礎(chǔ)上，順直水利委員會(huì)宣告成立，“以新法改良河道”。[8]該會(huì)技術(shù)人員雖以外國(guó)工程師領(lǐng)銜，亦有中國(guó)專(zhuān)家;地形水文測(cè)量人員則以本土青年人才為主，須愷、許心武、顧世楫等“河專(zhuān)”畢業(yè)生都曾任職。這使該會(huì)兼具傳播新技術(shù)與熟稔本土河情之長(zhǎng)。鑒于粗放型規(guī)劃導(dǎo)致治河失敗的慘痛教訓(xùn)，“治河必先事測(cè)量”已深入人心。該會(huì)籌備期的會(huì)議上，中外人士均申明“必須以測(cè)量定施行之標(biāo)準(zhǔn)”、“無(wú)論如何應(yīng)先設(shè)一測(cè)量局”;[22]“究竟何處宜開(kāi)新河，何處宜恢復(fù)原狀……總難決定，所以此刻入手辦法，非測(cè)量不可。
俟測(cè)量工竣后，才可講到工程上的辦法。”[23]順直水利委員會(huì)1918年在海河流域開(kāi)設(shè)了13處流量站，到1920年，流量站、水標(biāo)站共增至41處。[24]永定河流域地形施測(cè)了天津到盧溝橋河段。在此基礎(chǔ)上，該會(huì)粗略估計(jì)了永定河泄水量與最大洪水量，制定兩點(diǎn)防洪目標(biāo)：規(guī)劃河槽、減少洪水泄量與烈度。對(duì)后者而言，提出的對(duì)策主要有“造林”和“建筑蓄水區(qū)”兩項(xiàng)，造林方案排序在前。而蓄水區(qū)“應(yīng)造在何處，雖無(wú)精確資料，以供研究;但諸河屬山嶺流域之中，必能覓得適宜之地點(diǎn)，可以確信無(wú)疑。”[25]
從1918年到1921年，順直水利委員會(huì)還考察了直隸各河挾帶淤泥量，并在永定河官?gòu)d及其以下河流取樣，初步分析了河中泥沙成分比例與顆粒性質(zhì)，繪制了淤泥在靜水中的沉淀速率曲線。([24]，pp.20-21)盡管該會(huì)從事這項(xiàng)研究的主要目的，是通過(guò)泥沙下行量“推測(cè)北直隸灣西部尚有若干年可以通航，又是否可使直隸諸河挾淤量……盡數(shù)入海”，([24]，p.23)但也為了解水庫(kù)淤積提供了基礎(chǔ)。
三、官?gòu)d水庫(kù)工程計(jì)劃的發(fā)展
國(guó)民革命軍占領(lǐng)華北后，順直水利委員會(huì)改組為華北水利委員會(huì)，隸屬南京國(guó)民政府。該會(huì)聘李儀祉任主席，由留學(xué)歸國(guó)人才與專(zhuān)業(yè)優(yōu)秀人才組成，旨在“謀各河之根本治功”。[27]華北水利委員會(huì)的成立，對(duì)推動(dòng)海河水利規(guī)劃和水利工程研究起到了重要作用。其后，日偽統(tǒng)治華北時(shí)期雖也對(duì)永定河做了一些測(cè)量規(guī)劃，但大體繼承了華北水利委員會(huì)的工作方向;抗戰(zhàn)勝利后，國(guó)民政府的華北水利建設(shè)也以沿襲、恢復(fù)華北水利委員會(huì)的規(guī)劃為主。
四、結(jié)論
中國(guó)傳統(tǒng)水利工程是以農(nóng)業(yè)社會(huì)的生產(chǎn)力、生產(chǎn)關(guān)系作為其經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)和服務(wù)對(duì)象的，其技術(shù)設(shè)備與工程理念也受限于這一經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。進(jìn)入近代，一方面，傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)仍作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)而廣泛存在，社會(huì)動(dòng)蕩、水環(huán)境惡化使防洪治河的需求比從前更為迫切，水利工程的首要目標(biāo)并沒(méi)有變;另一方面，工業(yè)經(jīng)濟(jì)因素增長(zhǎng)，西方水利科學(xué)技術(shù)傳入，使傳統(tǒng)河工的一些構(gòu)想得以發(fā)展、具體化——這一過(guò)程需要工業(yè)經(jīng)濟(jì)支撐下的技術(shù)和規(guī)劃模式介入，遂引發(fā)觀念層面的變化。
官?gòu)d筑壩攔河方案的概念設(shè)計(jì)，最初源于晚清政府轉(zhuǎn)換治河思路的嘗試;而實(shí)現(xiàn)這一嘗試的實(shí)際需要，又推動(dòng)了一系列技術(shù)尤其是近代壩工技術(shù)的引介。賴(lài)之以集成工程整體的其他要素如水文測(cè)量、水力發(fā)電等技術(shù)的傳播，則為工程規(guī)劃提供了新的依據(jù)，并與技術(shù)瓶頸(混凝土筑壩技術(shù)、水壩消力技術(shù)、水庫(kù)淤積管理技術(shù))的突破一同強(qiáng)化著新的工程理念——它以徑流調(diào)控及流域治理為宗旨，以地形水文測(cè)量為規(guī)劃依據(jù)，頂層設(shè)計(jì)較側(cè)重于工業(yè)經(jīng)濟(jì)需要，與傳統(tǒng)水利工程理念已大不同。官?gòu)d水庫(kù)早期規(guī)劃的產(chǎn)生，既是工業(yè)經(jīng)濟(jì)因素增長(zhǎng)和西方科學(xué)技術(shù)傳入的結(jié)果，也促進(jìn)著這一過(guò)程的進(jìn)行。
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