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世界灌溉工程遺產(chǎn)（四）——靈渠
正文共6483字79圖 閱讀時(shí)間17分鐘
作者：牛書平老師
靈渠是當(dāng)今世界上最古老，保存最完整的人工運(yùn)河，與都江堰、鄭國(guó)渠并稱為“中國(guó)秦代三大水利工程”。 2018年8月14日，在加拿大薩斯卡通召開的國(guó)際灌排委員會(huì)第69屆國(guó)際執(zhí)行理事會(huì)上，國(guó)際灌溉排水委員會(huì)主席為靈渠頒發(fā)世界灌溉工程遺產(chǎn)證書和牌匾。
一、靈渠的修建
秦始皇一生都在征服，公元前221年，秦在消滅了六國(guó)之后，完成了中原地區(qū)的統(tǒng)一。
緊接著他的目光轉(zhuǎn)向嶺南，秦軍在兩廣地區(qū)苦戰(zhàn)三年，毫無(wú)建樹，主要原因是五嶺山脈橫臥在兩廣與中原地區(qū)之間，軍需物質(zhì)運(yùn)輸極為困難，秦軍在兩廣不能實(shí)行連續(xù)作戰(zhàn)，肌餓的士兵是無(wú)法打勝仗的，從而無(wú)以擴(kuò)大戰(zhàn)果。
要想征服嶺南必須要先解決糧草運(yùn)輸?shù)碾y題，然而在這無(wú)窮的南嶺之中如何能找到運(yùn)量的大路呢？在當(dāng)時(shí)的歷史條件下，劈山修路以通嶺南則耗時(shí)太長(zhǎng)，于是秦始皇命令史祿在湘江與漓江之間劈山鑿渠，開辟一條水上運(yùn)輸線，這就是靈渠。
靈渠渠首鳥瞰圖
靈渠在南嶺西側(cè)的群山深處，南嶺是眾多河流的發(fā)源地，向北流的大多進(jìn)入長(zhǎng)江水系，向南流的大多進(jìn)入珠江水系。
在多種連接兩水系方案中，秦朝人選擇了湘江與漓江，圖上能夠看出這是最短的距離，我們不得不佩服秦水利工匠的智慧，即使今天看來(lái)這也是最短的連接方法。
在修建過(guò)程中，用攔河大壩擋住湘江之水，挖兩條渠分別為南渠和北渠，南渠使湘江水流入漓江支流，通過(guò)南渠與北渠使湘江與漓江連接在了一起。
北渠回湘江，南渠通漓江
從上圖看出南渠修建并沒有采用最短距離（下圖），這樣舍近求遠(yuǎn)，是為什么呢？
因?yàn)橄娼c漓江這條小支流的落差有7米，這就意味著要建7米以上的大壩才能使湘江水流入漓江支流 ，而建7米以上的大壩這在當(dāng)時(shí)是不可能做到的。
秦朝工程師的做法是將大壩向上游移，這里地勢(shì)更高些，大壩高度只需兩三米就可以了。
建兩三米的大壩，在秦朝是不難做到的，付出的代價(jià)就是增加南北渠的長(zhǎng)度，不僅如此，北渠被開發(fā)成彎彎曲曲的樣子，這無(wú)疑更使工程量大大增加，這又是為了出于什么樣的考慮呢？因?yàn)樵谇爻?，靈渠的功能主要是運(yùn)輸，落差對(duì)于靈渠這條運(yùn)河來(lái)說(shuō)，至關(guān)重要，直線型的渠道施工量小但落差大，順流而下的船速度難以控制，逆流而上的船上陡坡更使難上加難。
為了解決這個(gè)難題，秦朝工程師采用了 “彎道代閘”技術(shù)，將航道設(shè)計(jì)為彎道，以延長(zhǎng)流徑，延緩坡降，滿足通航要求。雖然工程量加大但落差減小，水的流速減緩，行船變得很容易控制，在容易使用和容易施工之間找到一個(gè)微妙的平衡。讀到這里是不是想起等高線的應(yīng)用中道路的修建了吧！
二、靈渠主體工程
靈渠全長(zhǎng)36.4公里，主體工程由鏵嘴、大天平、小天平、南渠、北渠、泄水天平、水涵、陡門、堰壩、秦堤、橋梁等部分組成，盡管興建時(shí)間先后不同，但它們互相關(guān)聯(lián)，成為靈渠不可缺少的組成部分。我們主要了解一下鏵嘴、大天平、小天平和陡門、堰壩、秦堤。
1.鏵嘴
鏵嘴是一座長(zhǎng)70m的導(dǎo)水堤，是與大、小天平銜接的具有分水作用的砌石壩。從大、小天平的銜接處向上游砌筑，銳角所指的方向與海洋河主流方向相對(duì)，把海洋河水劈分為二，一由南渠而合于漓，一由北渠而歸于湘。其中七分水順大天平迴流到湘江，三分水經(jīng)小天平和南渠注入漓江，即所謂的“湘七漓三”。
靈渠鏵嘴
河水分“三七”：海洋河水到此七分流入湘江（左）三分流入漓江（右）
2. 大天平、小天平
接鏵嘴下游是攔截海洋河的攔河壩，大天平即攔河壩的右部，小天平為攔河壩的左部，大天平與小天平銜接成人字形(夾角108度)，因二者原屬湘江故道，稍有崩壞，則無(wú)滴水入渠。小天平左端設(shè)有南陡，即引水入南渠的進(jìn)水口；大天平右端設(shè)有北陡，即引水入北渠的進(jìn)水口。
這座結(jié)構(gòu)獨(dú)特的大壩有著更加獨(dú)特的外形，它不是通常一字型的大壩，而是人字形，人字形大壩把迎面而來(lái)的江水的正壓力變成了側(cè)壓力，人字形邊長(zhǎng)長(zhǎng)短之比是3：7。
江水也按這個(gè)比例被分開，水滿時(shí)恰好兩邊水量一致，都是1.5米。
這是一座滾水壩，只抬高一定水位，多余的水越壩而過(guò)，經(jīng)過(guò)湘江故道之后與北渠水匯合，向北流去。
為了保護(hù)大壩，在它前面加注一個(gè)分水石堤，分水石堤攔水、分流、泄洪將這三項(xiàng)功能完美的結(jié)合在一起，一直持續(xù)2000多年。
壩體的石板每塊重達(dá)千斤，即便如此在滔滔洪水之下也會(huì)被輕易掀起，只有石板牢牢的連接才能抗衡大水的沖擊，這些巨石的連接構(gòu)思非常巧妙，在兩個(gè)巨石之間鑿上燕尾槽，燕尾槽裹上叫鐵碼的東西，用X形鐵碼把兩個(gè)石頭鎖緊，每一個(gè)石頭用這樣的方法鎖緊后，整個(gè)大壩就渾然一體，很大的洪水來(lái)也沒有辦法把巨石沖毀。
漫過(guò)大壩的江水并未停止沖擊，這些豎插在江面上的石片，參差不齊，它們被稱作魚鱗石，魚鱗石豎插在水里，在水的沖擊下，作用力往下去，越?jīng)_越深，同時(shí)洪水帶來(lái)泥沙，沖進(jìn)魚鱗石里面，使得魚鱗石更牢固。經(jīng)過(guò)魚鱗石的阻擋減輕了對(duì)大壩后面的河床沖擊。
3.堰壩
靈渠里建有一道堰壩，被抬高的水通過(guò)水涵自流入灌溉支渠，用來(lái)灌溉周邊的水稻等農(nóng)作物。同時(shí)，堰壩中間還留有船只通行的“堰門”，隨著水運(yùn)功能的消失，堰壩完全成為灌溉工程。
靈渠水道上建設(shè)的灌溉堰壩
4.秦堤
秦堤指從南陡口到興安城區(qū)上水門街口靈渠和湘江故道之間約2公里長(zhǎng)的堤岸。秦堤兩邊都用條石砌筑，寬為2米，高為1.5米，現(xiàn)保存完好。南渠渠口至分水嶺段，左岸靠山，右岸臨湘江故道，修長(zhǎng)堤分隔渠與故道。由于二者高程差的存在，堤又是渠的依托。上游堤較高，用砌石；下游為土堤。
5.陡門
靈渠一年內(nèi)8個(gè)月通行，有三分之一的時(shí)間不能通航，它又是南北物資運(yùn)輸?shù)囊?，人們就發(fā)明了陡門這種方法可以解決通航問(wèn)題。陡門，或稱斗門，是在南、北渠上用于壅高水位，蓄水通航，具有船閘作用的建筑物。通過(guò)36個(gè)陡門的開閉控制水位升降，讓船只在枯水期也能暢通無(wú)阻。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，靈渠陡門是世界最早應(yīng)用船閘原理的技術(shù)，它的原理與今天葛洲壩船閘原理相同。
三、靈渠的作用
1．水運(yùn)
靈渠的鑿?fù)?，溝通了湘江、漓江，打通了南北水上通道，湘江和漓江的?lián)接就意味著長(zhǎng)江水系與珠江水系的溝通，加之京杭大運(yùn)河，我國(guó)中東部海河、黃河、淮河、長(zhǎng)江、錢塘江、珠江六大水系全部貫通。如此龐大的一張水網(wǎng)，在世界上是獨(dú)一無(wú)二的。
靈渠的運(yùn)輸功能為秦王朝統(tǒng)一嶺南提供了重要的保證，大批糧草經(jīng)水路運(yùn)往嶺南，有了充足的物資供應(yīng)。公元前214年，即靈渠鑿成通航的當(dāng)年，秦兵就攻克嶺南，隨即設(shè)立桂林、象郡、南海3郡，將嶺南正式納入秦王朝的版圖。它的運(yùn)輸功能一直發(fā)揮到上世紀(jì)三四十年代，這條運(yùn)輸通道用了2000多年。
2.灌溉
除了水運(yùn)，靈渠還是重要的灌溉工程。靈渠的灌溉主要有自流和提水兩種方式，靈渠上的水涵是自流灌溉的引水口，在渠高水低的地方則使用水車、水輪泵等提水。
六十年代靈渠冷水壩的筒車
靈渠兩岸的水田除了修堰筑渠引水灌溉以外，主要靠架筒車提水灌溉。五十年代末，一位援助中國(guó)的蘇聯(lián)專家稱贊中國(guó)人好聰明，制造的土水車提水灌溉好巧妙，比歐洲的風(fēng)車漂亮，既簡(jiǎn)單，又適用。
水函 ，又叫田涵、渠眼，俗稱塘孔，是渠堤上塊石砌筑的分水涵洞，在農(nóng)田灌溉時(shí)開啟使用。同時(shí)，也用作排水涵洞。
靈渠作為非常古老的水利工程，在歷史上發(fā)揮了巨大的灌溉作用，一直到今天都還發(fā)揮著灌溉作用，今天靈渠的水仍然灌溉著20000畝土地，它的社會(huì)功利一直持續(xù)了2000多年，未來(lái)仍將如此。
靈渠兩岸田園
3.促進(jìn)中原與嶺南民族融合
靈渠是秦始皇開發(fā)嶺南的重要條件， 2000多年以來(lái)，靈渠作為一條南北運(yùn)輸?shù)囊?，從?dāng)年秦始皇開始，中原的兵馬糧草鐵器，都要通過(guò)這條運(yùn)河運(yùn)到南嶺，而南嶺以南的鹽銅等等也要通過(guò)這條運(yùn)河運(yùn)到中原去，充滿智慧的靈渠是中原文明與嶺南文明融合的起點(diǎn)，起到了促進(jìn)中原文化、物資、人民與嶺南文化、物資、人民相互交流、彼此融合的偉大作用，起到了開拓疆土、融合民族的偉大作用，是中華民族發(fā)展史上重要環(huán)節(jié)的見證。
試題鏈接1：
根據(jù)下列圖文材料，回答有關(guān)問(wèn)題。
靈渠位于廣西桂林市東北部的興安縣，鑿于秦代，溝通了長(zhǎng)江和珠江兩大水系。是目前所知世界上最古老的盤山渠道，自古以來(lái)都是嶺南與中原的水路交通要道。它對(duì)秦朝以來(lái)的國(guó)家統(tǒng)一，政治、經(jīng)濟(jì)、文化交流以及各族人民往來(lái)，起到了積極的作用。
下圖為靈渠水系圖。靈渠分水壩設(shè)計(jì)為高2. 24米的“人”字滾水壩，其將湘江三七分流，三分通過(guò)南渠入漓，七分通過(guò)北渠歸湘。使得南渠、北渠作為航運(yùn)水道，溝通了長(zhǎng)江水系的湘江和珠江水系的漓江。
(1)根據(jù)靈渠功能和特點(diǎn)，推理靈渠經(jīng)過(guò)區(qū)域的地形部位。
(2)說(shuō)出靈渠分水壩壩體不高且形態(tài)呈人字形的作用。
(3)分析北渠航道設(shè)計(jì)彎曲的原因。
(4)分析該區(qū)域河流水質(zhì)好的原因。
試題答案：
（1）因靈渠是溝通兩流域的航運(yùn)水道、所以該區(qū)域處兩流域分水嶺的低矮地區(qū)鞍部。
（2）壩體不高利于多余洪水排入湘江故道；人字形可減輕河水對(duì)壩體沖擊；
可精準(zhǔn)分流，保證南北渠合理水量；可減少泥沙進(jìn)入南渠，避免泥沙淤積。
（3）充分利用地形地勢(shì)減小工程量；降低水流速度，便于船只航行。
（4）區(qū)域降水量大，水體循環(huán)凈化能力強(qiáng)；處河流上游地區(qū)，污染少；植被覆蓋率高；喀斯特地貌區(qū)，地表水多經(jīng)下滲過(guò)濾。
試題分析：
(1)靈渠溝通了長(zhǎng)江水系、珠江水系，兩水系之間是南嶺，考慮到工程量和水流狀況，靈渠應(yīng)位于兩流域分水嶺的低矮地區(qū)，鞍部比較常見。
(2)壩體可以阻擋水流并承受水流的沖擊。壩體形態(tài)影響分流的水量和流速，進(jìn)一步影響到泥沙的淤積。壩體不高利于多余洪水排入湘江故道；人字形可減輕河水對(duì)壩體沖擊；可精準(zhǔn)分流，保證南北渠合理水量；可減少泥沙進(jìn)入南渠，避免泥沙淤積。
（3)航道上游地勢(shì)較高，河流流速較快，航行危險(xiǎn)。彎曲的航道一方面借助地形地勢(shì)減小工程量；還可以降低水流速度，便于船只航行。
（4）河流水質(zhì)好壞與區(qū)域植被狀況、河流自凈能力更新速度、河流所處的區(qū)域位置、地質(zhì)地貌等有關(guān)。
試題鏈接2：
2．閱讀圖文材料，回答下列問(wèn)題。
材料一 靈渠位于廣西桂林市東北部的興安縣，鑿于秦代，是目前所知的世界上最古老的盤山渠道，自古以來(lái)都是嶺南與中原地區(qū)間的水路交通要道。靈渠通過(guò)高度為2.24米的“人”字形滾水壩將興安縣東面的湘江上游河道——海洋河按三七的比例分為兩股，其中三分通過(guò)南渠入漓江支流，七分通過(guò)北渠歸湘江，形成南渠和北渠兩條相互連通的航運(yùn)水道，溝通了長(zhǎng)江水系的湘江和珠江水系的漓江。
材料二 下面圖甲為靈渠及其附近水系圖，圖乙為靈渠水利工程示意圖。
（1）推測(cè)南渠的地勢(shì)特點(diǎn)，并說(shuō)明推測(cè)理由。
（2）從圖乙看，可選擇在A處或B處修建南渠，把湘江水系與漓江水系連接起來(lái)，為什么靈渠實(shí)際施工選擇了B處?
（3）人字壩與南渠的修建已將湘江與漓江溝通起來(lái)，為什么還要另外開鑿一條北渠作為航道?
（4）近代以來(lái)，靈渠的航運(yùn)地位已經(jīng)顯著下降，而其灌溉作用卻明顯增大，試分析其原因。
【答案】
（1）南渠地勢(shì)特點(diǎn)：東高西低，北高南低。理由：靈渠處于兩條南北走向河道的分水嶺位置，故南渠地勢(shì)東高西低；又由于西側(cè)的大溶江自北向南流
（2）選B處的原因：B處位于湘江上游，該處湘江與南渠的水位差小，建壩工程量小，便于通過(guò)筑壩攔水實(shí)現(xiàn)湘江與漓江的溝通。也可以答不選A處的原因：A處附近有越城嶺，地勢(shì)較高，該處湘江水位比南渠低得多，無(wú)法直接自流引水到南渠以實(shí)現(xiàn)湘江與漓江的水體匯合；若靠修筑大壩抬高水位，工程量大
（3）南渠地勢(shì)高，為向南渠引水而修建了人字壩，這進(jìn)一步加大了大壩附近湘江上下游的落差，使得兩大水系的航運(yùn)難以連通；另外開鑿一條北渠，既能減小大壩附近湘江上下游的落差，起到降低水流速度、便于船只航行的目的，又能穩(wěn)定水量，確保通航的連續(xù)性
（4）航運(yùn)地位下降的原因：水運(yùn)速度慢，受自然條件影響大，泥沙淤積，使航運(yùn)能力下降；鐵路、公路速度均較快，公路的靈活性強(qiáng)，兩者發(fā)展迅速，逐漸取代了水運(yùn)。灌溉作用增大的原因：山區(qū)坡度大，地表水不易存留；人口增加，耕地面積增大，農(nóng)業(yè)用水需求增大；地處季風(fēng)區(qū)，降水季節(jié)變化大，易發(fā)生旱澇災(zāi)害，因而靈渠的灌溉作用明顯增大(兩點(diǎn)即可)
【解析】
整體分析：根據(jù)河流流向，分析地勢(shì)特點(diǎn)。古代引水渠開鑿，都要利用地勢(shì)自流引水。A處附近有越城嶺，地勢(shì)較高，該處湘江水位比南渠低得多，無(wú)法直接自流引水到南渠。從不同交通運(yùn)輸方式特點(diǎn)，分析近代靈渠的航運(yùn)地位下降原因。
(1) 從圖上看，靈渠處于兩條南北走向河道的分水嶺處，水向西流入大溶江，說(shuō)明南渠地勢(shì)東高西低。分水嶺西側(cè)的大溶江自北向南流，故南渠地勢(shì)北高南低。南渠地勢(shì)特點(diǎn)是東高西低，北高南低。
(2) 古代引水渠開鑿，都要利用地勢(shì)自流引水。A處附近有越城嶺，地勢(shì)較高，該處湘江水位比南渠低得多，無(wú)法直接自流引水到南渠，以實(shí)現(xiàn)湘江與漓江的水體匯合。若靠修筑大壩抬高水位，工程量大。所以不選A處修人字滾水壩。B處位于湘江上游，該處湘江與南渠的水位差小，建壩工程量小，便于通過(guò)筑壩攔水實(shí)現(xiàn)湘江與漓江的溝通，實(shí)現(xiàn)自流引水，所以選B處修建“人”字形滾水壩。
(3) 南渠地勢(shì)高，為向南渠引水而修建了人字壩，加大了大壩附近湘江上下游的落差，兩大水系的航運(yùn)難以連通。 另外開鑿一條北渠作為航道，既能減小大壩附近湘江上下游的落差，降低水流速度，又能穩(wěn)定水量，確保通航的連續(xù)性，實(shí)現(xiàn)船只航行的目的。
(4)水運(yùn)速度慢，受自然條件影響大，泥沙淤積，使航運(yùn)能力下降。鐵路、公路速度均較快，公路的靈活性強(qiáng)，近代鐵路、公路發(fā)展迅速，逐漸取代了水運(yùn)。所以近代靈渠的航運(yùn)地位下降。該地位于山區(qū)，山區(qū)地形坡度大，地表水不易存留。隨著人口增加，耕地面積增大，農(nóng)業(yè)用水需求增大。地處季風(fēng)區(qū)，降水季節(jié)變化大，易發(fā)生旱澇災(zāi)害。從地形、氣候、需水量等方面分析，靈渠的灌溉作用明顯增大。
試題鏈接3：
3.靈渠位于桂林興安縣境內(nèi)，是秦始皇為攻打百越時(shí)運(yùn)輸糧食等物資而修建的。它是我國(guó)現(xiàn)存較完好且仍有利用價(jià)值的古水利工程之一，其南渠是連接湘江與大溶江的河段，全長(zhǎng)33.15千米，落差30.26米，坡降0.09%。靈渠將代表廣西參加中國(guó)2016年申報(bào)世界文化遺產(chǎn)的提名。
分析靈渠南渠選址的自然條件，并說(shuō)明靈渠能申報(bào)歷史文化遺產(chǎn)的原因。
【答案】
地處山間谷地，地勢(shì)較低，且相對(duì)落差??；有現(xiàn)成河道利用，工程量??；坡降小(或地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，降水較多，水量較大)，有利于航運(yùn)；地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，降水較多，水量較大。
具有獨(dú)特的軍事、政治和文化等價(jià)值；保存真實(shí)、完整，科考價(jià)值高；歷史悠久，設(shè)計(jì)、修建科學(xué)合理，體現(xiàn)古代人類智慧；溝通長(zhǎng)江、珠江水系，功能突出。
【解析】
南渠選址的自然條件主要從地形地勢(shì)、氣候、工程建設(shè)難度等方面分析。由圖可知靈渠南渠地處山間谷地，地勢(shì)較低；由“全長(zhǎng)33.15千米，落差30.26米，坡降0.09%”可知其相對(duì)落差小、坡降小，水流緩慢，有利于航運(yùn)；圖中顯示南渠有現(xiàn)成河道利用，工程量??；該區(qū)域地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，降水較多，河流水量較大，渠道挖掘難度小。
試題鏈接4：
閱讀圖文資料，完成下列各題
材料二下圖示意靈渠位置。
（3）從軍事角度指出秦開鑿靈渠的主要目的，說(shuō)明原因。（12分）
（4）說(shuō)明靈渠的開鑿對(duì)當(dāng)時(shí)區(qū)域間聯(lián)系的意義。(8分)
【答案】
(3)主要目的是運(yùn)輸糧食等物資，保障軍隊(duì)的后勤供給。（3分）原因是（對(duì)秦政權(quán)而言，嶺南地區(qū)位置偏遠(yuǎn)，遠(yuǎn)途勞軍以至長(zhǎng)期統(tǒng)治，保障后勤供給尤為重要。）嶺南地區(qū)地形崎嶇（丘陵廣布），植被茂密，陸路交通不暢。（3分）在當(dāng)時(shí)的條件下，大量物資的運(yùn)輸以水路為主。（3分）南嶺阻斷了長(zhǎng)江水系和珠江水系的水路聯(lián)系。（3分）
(4)（南嶺為長(zhǎng)江水系和珠江水系的分水嶺）靈渠連接湘江和漓江，溝通長(zhǎng)江水系和珠江水系，擴(kuò)大了水路交通運(yùn)輸?shù)姆秶?；?分）促進(jìn)了嶺南地區(qū)與長(zhǎng)江流域以至北方地區(qū)的經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易和文化交流；（2分）有利于嶺南地區(qū)經(jīng)濟(jì)、文化的發(fā)展。（2分）
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