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杭州良渚发现世界最早水坝有何意义? 第1页

  

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规模不小,精神可嘉,但细节粗糙,还不能作为超出同时代其他文明的证据。

查了一些资料,从外行角度理解一下良渚水坝:

第二张图比第一张更直观,把这个水坝系统直截了当地分成了三部分

1山口高坝, 2山麓低坝,3平原矮坝。

从地形图可以看到,古城处于离山区不远的平原上,那么在利用山区自流供水的同时,也得承受山区洪水的害处。山区不一定比平原多下雨,但山谷既是水流冲刷的结果,也是集中水流的通道。平地降水量一二百毫米的时候,山谷里就可能有几米深的洪水冲出来,而且还带着咆哮的动能,这是必须规避的危险。

因此,良渚古城在选址阶段就避开了较大山谷的直接冲刷(或者第一代居民点被洪水正面冲掉了)。躲开山谷开口之后,居民还不放心,一怕这条大山谷的水太多,自己面前的河湖容不下,二怕其他小山谷的水正面冲过来。所以他们修了这三组水坝:

1 大山谷的谷口有高坝,希望在一般情况下能蓄住洪水,不行的话下面有蓄洪区。

2 沿着山麓有低坝,不指望蓄住洪水,但可以把小山谷里的洪水引向远离城市的方向(即主要山谷方向)

3 洪水最终还是要进入和城市相关的水系,能多拦一会总是好的。所以在西面用低坝围了一个蓄洪区。但很显然,3号低坝的地势比2号要低,洪水要溢出,会在远离城市的3号坝方向溢出,此时冲击力已经大大减缓。

总之,这套水利系统的主要功能是分水,而不是蓄水。和良渚古城自身的城墙区别不大,或者说功能更弱。至于舆论上说的灌溉、航运等多方面用途……抱歉我看不出。

从坝体结构上看,水坝的主体的确是人工建造的,这一点有坚实的考古依据:

上图是坝体的切面,里面的土和草明显是人工掺杂在一起的,即古人为了修水坝,有意识使用了抗拉材料,增加坝体的整体性和抗冲刷性。

但是,在这个水利系统里,没有任何的渠道、闸门痕迹,这意味着它只能拦水,客观上也能积蓄洪水,但多半不能支持灌溉和航运,即这是一个被动的分水坝,并不是后世那种多功能的水利枢纽。从工程量上来说,这个工程很了不起,但从结构细节来说,还是很低水平的石器时代工程,并不能说明这里明显超越其他文明的创举。

至于“应对870毫米的连续降水”我查了一下,说法是这么来的:

杭州良渚发现现存最早大坝 比大禹治水早千年

中国社会科学院考古研究所研究员刘建国运用地理信息系统(GIS)对这一水利系统进行了研究。他说,高坝系统可以抵御短期内870毫米的连续降水,低坝系统可以抵御1900毫米的降水,都能达到“百年一遇”的防洪标准。良渚遗址邻近的天目山区是当地暴雨中心,而每年都有台风在浙江登陆,这套系统具备防洪功能。

浙江省文物考古研究所研究员王宁远担任了良渚古城外围水利工程的考古领队。他说,良渚先民应该从天目山脉中的河谷地带逐步向平原地区迁徙而来,在河谷地带他们已经发现了多处遗址点,并在当地出土了专业的稻作农具。当时没有轮式交通也没有道路系统,水运是最便捷的方式,良渚先民通过筑坝蓄水可以建立一个水上交通运输网,运送木材、石料、玉料及动植物资源。

“当时尼罗河流域和两河流域也出现过由渠道、水窖组成的等以引水为主要目的的水利系统,但是良渚古城水利系统的年代要更早一些,而且具有拦洪功能。这体现了稻作文明和麦作文明的不同特征。”王宁远说,世界各地早期文明的出现都与治水活动密切相关,良渚遗址可以说是中华五千年文明的实证。

这个采访说明两点,考古研究员手里的确有一些实证。但“应付870毫米的连续降水”的说法,怕是简单地用坝顶高度和汇水面积做了一个几何计算。实际上,这种泥土坝,真要是在洪水冲击下,让洪水接近坝顶,早就已经变成一团淤泥了。在泥土里掺草,毕竟比不得混凝土里加钢筋。

至于后面的“1900毫米降水”,我只说一点,1975年板桥水库溃坝,遇到的是几百年罕见的台风深入内陆,也不过是“8月4日至8日,暴雨中心最大过程雨量达1631毫米”。1900毫米的降水,和灭世洪水也没什么区别,研究员同志明显是夸海口了。

此外,这个研究员也委婉地承认了水利工程中没有发现渠道,这就基本否定了前面提到的灌溉和航运可能性。考古界发言要谨慎啊,不要为了民族情绪就夸大其词,尤其考虑到无良记者一般还会断章取义,放大你的说法……

最后,我搜索了一下,发现工程师们早就对考古学家的夸大有所不满,下面是一篇我土木专业的质疑文章:

关于良渚古城水利工程的质疑-李广信-评论员-中国岩土网

坝长50—200m。高低堤坝的总土方量约为260万立方米,并且发明使用了“草裹泥”这样的先进的工艺技术,远在5000年前的先民,这种工程规模与工艺,动员组织能力确实惊人,使人敬佩。

但考古专家对于这套水利工程的叙述为:“这些坝体大致可以阻挡短期内960mm的连续降水,即相当于本地区百年一遇的水平”。“高坝大致可以阻抗短期内870mm的连续降雨,即可抵御本地区百年一遇的洪水”。

这里有一个专业的错误,即百年一遇的防洪标准既不是可以把流域内百年一遇的年径流量全部拦截在水库里,也不是把百年一遇的一次降雨量全装在水库里。例如长江年均流入大海的水量有9000亿立方米,丰水年可达1.36万亿立方米,而三峡水库的防洪库容也只有221.5亿立方米。

下面简单介绍一下,一个年调节的,具有百年一遇防洪标准的水库的基本含义。



(a) (b)

图3 年调节水库的防洪库容
在图1(a)中,最大的防洪库容=设计洪水位-汛前限制水位(不能低于死水位)之间的库容。其中需要有设计超高
最大波浪爬高+最大风壅水面高+安全加高。图(a)中的设计防洪库容不应小于图(b)中的防洪库容。而泄水流量应保证下游安全。因而水库只需拦截年来水量与泄水量之差,这里就有个不可回避的问题:就是水库必须有泄水通道。最重要的就是“溢洪道”,它是排泄洪水的主要通道,一般是建在基岩上的明流漕渠,一般有闸门控制;也可是凿于岩体中的泄水隧洞,甚至可以是建在坝身的溢流段,也都有闸门。另一种引水通道是灌溉渠道、发电隧道、水运航道等,它们都是能够控制的,因而更需闸门控制。

但到目前为止,在良渚古城的这套水利工程中,尚没有发现任何排水、泄水通道,亦即没有出口。考古专家们认为“当来水量超出这一标准,则漫溢过坝顶的洪水,依地势流向东南部的开阔洼地,而该区的外围由塘山等构成的低坝系统,对其形成再次封堵,将来自西北部山体的洪水积蓄于此”。

这种调度是极可怕的,因为土坝一旦溃坝,坝身瞬时就会被完全冲决,下游地基会被冲刷成巨大冲坑,坝址被完全破坏;远大于天然流量的滚滚洪水倾泻而下,给下游造成巨大的灾难(见图1(b))。在农田水利中,小型山谷可用堆石、块石砌筑1~2m高的小塘坝,下游用堆石防冲刷,允许漫流。但对于坝高10—15m,库容上千万方的水库,是绝不允许漫顶溢流的。70年代河南驻马店地区暴雨,由于“文革”期间,无章可循,或有章不循,水库调度与信息混乱,造成板桥水库、石漫滩水库等连环溃坝,洪水峰值叠加,结果是比不建水库形成的灾害更大,死人20多万,人畜的尸体腐烂,苍蝇多到把树枝压弯。

所以认为高坝可以“把百年一遇的一次降雨量全装在水库里”。这种说法没有意义:汛前水位是多少?设计超高为多少?汛前库内原有多少水量?这次降雨以后再降雨如何安排?

所谓“蓄洪”,也称调洪、分洪,它是利用低洼地区来存蓄洪水,调节洪峰。它不可能将一年的来水都存在洼地、湖泊。如上所述,长江年均流入大海的水量有9000亿立方米,而起巨大蓄洪作用的洞庭湖容积也只有174万立方米。1954年长江洪水,启用了荆江分洪区,让无法排泄的洪峰泄入分洪区,也只是为了将降低武汉的洪水位,确保荆江大堤,以防洪水下堤防漫顶,避免更大的灾害,但三次开闸分洪,也只是将荆江大堤处的水位降低0.63m—0.96m。1957年松花江江北大堤掘开分洪,保护哈尔滨市区,降低了市区洪水位,没有在市区决口;1963年在天津静海地区,10余万人大迁徙,为海河分洪以保天津市区。1998年长江洪水期间,由于荆江分洪区人口太多(据说有50万人),就只好“严防死守”,最后也没有启动分洪。这种分洪其结果最多降低最高洪水位几十厘米。

对于这里的水利工程的泄水问题有两种可能,一是确实原来就没设溢流与泄水通道;二是目前考古尚没有发现此工程的泄水系统。

如果确实没有修建任何泄水设施,那么一定是那时的社会出现了问题。记得在1958年“大跃进”期间,要亩产十万斤粮食,把耕地深挖两米;水利工程“大放卫星”:到处兴建水库大坝,群众建成的水库大多也只有大坝,没有溢洪和引水设施,结果是当年拦洪,当年溃坝。大跃进的结果是60年开始的“三年灾害”,饿死千万人。我在1968年到黑龙江省呼兰县水利局工作时,就曾见过这样的工程。在1970—1975年期间,我在这个县水利局任工程组长、水利局长,当时全国与县委都要农业学大寨,亩产过黄河,大兴农田基本建设,也干过20万人战天斗地,挖沟填土,几十万方的灌溉干渠应声而起,修抽水站既无材料,也无经费,在滩地上也无法引水;成为省报报道以后就再无消息的政绩工程——百姓称为”大白干(渠)”。也有在没有审批,没有设计,没有经费情况下,拦河筑坝,泄洪与引水设施一律不建的水库工程。这也是我弃官挂印,逃离官场去考研究生的主要原因。

我想,在5000年前的古人不会像我们那样蠢,似乎也不会有“战天斗地”的思想,“愚公移山”的精神;也不会为了政绩而修建这么宏伟的形象工程。当然也可能有一个酋长或巫师,突发奇想,挑战大自然,动员臣民们兴建了这一几百万方的大型工程,留待5000年后让后人敬佩、不解,然后去“申遗”,这是多么宏伟的政绩工程呀?但那时的人都应是彻底的唯物主义者,他们可能没有李广信教授在图3所示的那么高深的学问,但可以通过“试错”,接受大自然的教育。那就是土坝拦洪,接着溃坝,然后就停工了,吸取教训,不断试错,不断改进。而这样一套系统工程估计需百年以上的规划与施工、管理,也不是一代人可以完成的。

据考古学家考据,在大禹治水之前,共工与鲧“欲壅防百川,堕高堙庳”。考古专家们认为就是去拦截百川,挖高填低,结果治水失败而被处死。并认为良渚的水利工程就是这种思路与方法。这是不合情理的,因为以当时的生产力水平,不可能贸然去拦截大江大河的洪水,“更立西江石壁,截断巫山云雨”;也不可能去拦截沟壑,不留出路,不留后路。古人不会是那么不自量力。这里讲的是那时的共工与鲧一味的筑堤,并没有给洪水留出通道,壅高了水位,造成决口。而大禹一改这种方略,而是采用湮、导、蓄相结合,“开九州,通九道,陂九泽,度九山”。

参观过一些史前遗址,发现史前的先民们进入农耕时代后,首先要防的就是洪水猛兽,最先想到的就是挖深沟,高筑堤。建成所谓的“玗”、“围”或“垸”,保护自己,也保护农田。后来居民区与农田范围加大,就发展为线性的沿河的防线——堤防。这些工程根据以往洪水最大高度的记忆与传承,很容易就可确定其范围与堤顶高度。

良渚由于地理位置的关系,在5000年前太湖地区脱离了泻湖状态,葑淤为湖沼洼地,简单地用筑堤围封很难防御洪水与海潮,另外这里的地面也不适于居住,所以这里的古人们都是筑大面积的平台为城,填小的墩台建民房。既然人们都居住在高处,那么是否还迫切需要筑坝防洪呢?

所以对于该水利工程的解释与宣传要留有余地。在坝址附近与渠道端部,找一下水的可能出口。特别注意有树枝、石块、条带状包裹土石体及木桩等结构体的地方,因为它们可能是当时出口处抗冲刷的结构。考虑一下工程是否主要为其他的功能,例如运输。与水利专家进行实质上的合作,算一算水账,计算进库流量,有效库容,进行水库的调节分析。不要说外行话,否则如果去申遗,也会被退回的。

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感谢邀请。从我受的教育来说,我很难相信当时修建的工程可以抵挡百年一遇洪水,短期870毫米降雨简直就是逆天的存在……

如果是真的,那只能说明我们技术逆天,我找不到其他词形容。

另,姚汉源先生写过中国水利史,可以看看。




  

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