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京杭大运河是如何穿过长江、黄河的?
曾几何时,京杭大运河是华夏大地上最重要的交通和经济大动脉,它日复一日地忙碌着,把南方的粮米、丝绸、瓷器源源不断运输到北方,以经济中心支撑政治中心,对全国政治格局和经济格局的形成产生了决定性影响。
京杭大运河全长1794千米,南起余杭(今杭州),北到涿郡(今北京),途经浙江、江苏、山东、河北、天津、北京六省市,连通海河、黄河、淮河、长江、钱塘江五大水系,这样的长度稳坐世界第一大运河的宝座,大运河的水就来自上述几条大江大河。
说起京杭大运河,很容易联想到万里长城。万里长城修建于秦始皇时期,但秦始皇不是白手起家,让万里长城平地而起,而是把战国时期各国已有的长城连接起来,才形成万里长城的规模。同样,京杭大运河也不是一口气挖出来的,而是由好几段运河沟通连接而成。
京杭大运河与长江、黄河交汇时,会面临一个问题——河床高度不同。
京杭大运河贯穿南北,它的河床和水面高度与长江、黄河的河床和水面高度都不一样。特别是黄河乃有名的地上悬河,河面高度比地面高很多,如果任由它的河水向大运河中倾泻,黄河水一定会改道把运河河道湮没甚至冲垮,这是“水往低处流”的天然原理。
所以说,在自然界我们是看不到两条河流“十字形”交叉流淌的,只能是一条河流汇入另一条河流,但大运河却和长江、黄河实现了“十字形”交叉流淌,解决方式是船闸。
在大运河和黄河交汇河段,设置了一道道船闸,每两道船闸之间的空间叫做闸室。
当船在下游向上游行驶,即由低水位进入高水位时,先排泄闸室内的水,使得水位将至与下游水位平齐,此时打开下游的船闸,船便可进入闸室;然后关闭下游船闸,向闸室内灌水,使得水位升至与上游水位平齐,此时打开上游的船闸,船便可以驶入上游。
当船在上游向下***驶,即由高水位进入低水位时,操作程序相反。
其实不光京杭大运河,古今中外所有水位落差较大的运河河段,都会采用这种船闸来实现通行,著名的巴拿马运河就因为两端的海平面落差,设计了三道船闸确保船只顺利通过;世界上最大的船闸也位于中国,就是著名的长江三峡船闸。
这个问题我来说说吧,由于长江河势稳定,水量大,穿长江反而是相对简单的,只要大江的两岸建造船闸就可完成了,例如在苏南的镇江段有南岸运河第一闸,谏壁船闸,曾经有5个入江口;在扬州江都有北岸的邵伯船闸,这些船闸原理就是调节江河的水位落差,下图为镇江谏壁船闸。
而穿黄河就是就复杂得多了,因为黄河是悬河,另外黄河水沙时空不均衡,水大会冲击运河,甚至冲垮堤岸;水少泥沙反向淤积运河。
因此在离黄河很远的地方就开始逐级建立船闸,逐渐接近黄河的水位,解决悬河水位落差的问题。当然古人为减缓水势的冲击还会进行一定的设弯,下图为古代运河穿苏北黄河水道示意图。
为了解决黄河水沙问题,会在黄河的入江口修建两座堰坝,一座拦沙坝,一座拦水坝,拦沙坝防止泥沙进入运河,拦水坝则防止黄河汛期时水冲进运河,这样水沙问题就可避免。
由于堰坝不比船闸可利用水来过闸,因此有两种方式过坝,一种是“拖坝”,即在坝体找一个坡面,利用绞索加人力或蓄力,直接把漕船直接拖过坝顶。一种是“盘坝”,即漕船来到坝底不走了,货物上岸通过陆路转移到坝的另一边的漕船,显然这种方式需要更多的漕船。
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修建船闸
与大家想象的不同,连接黄河和长江水系的京杭大运河并非直接连通黄河和长江,并且在碰到湖泊时,京杭大运河也是绕湖修建,不能直接使用湖面作为运河的一部分。
对于运河而言,最重要的一点就是保证运河水位的平稳,而江水和湖水的波动性很大,如果将运河直接联通湖泊和长江,那么江水或湖水水位下降时就要吸取运河中的河水,而如果江水和湖水上涨时,多出来的水又会倒灌进入运河,对运河的运行和运河两岸的人民构成极大威胁。
所以京杭大运河在修建时都是避开尽量避开湖泊,而在穿越长江时则是修建水闸,将运河和长江分开。
今天人们对于船闸并不陌生,但凡是修建水利工程都是要有配套的水闸的。例如三峡工程在建成后,大坝两侧出现了上面米的高度差,需要修建水闸保证长江的通航。
三峡水闸是世界上最大的船闸,该水闸劈山而建,设有五个闸室,可将货船从坝地提升113米到三峡水库,而古代所修建的船闸原理与三峡大坝的船闸是一样的。
京杭大运河在修建过程中要穿越长江和黄河两大河流,不仅水文复杂,运河南北海拔落差也非常大,所穿越的地点都必须建船闸。
其中长江与京杭大运河的海拔差不多,且长江水文较为平缓,因此京杭大运河过长江只需要南北两座船闸即可。
(今天的镇江谏壁水闸,过了这个闸门就是长江)
在过了长江之后一直到徐州这段途中地形也是十分平坦的,海拔上升不多,在途径淮河时由于运河水面高于淮河,在2001-2003年直接修建了一座“淮安水上立交”,让运河从淮河头顶经过,无需再修建船闸。
(淮安水上立交,京杭大运河直接架桥飞跃淮河)
京杭大运河远没想象中的那么通畅。一路北上要穿越长江、穿过高邮湖、黄河、海河……还有山东临清段。
先来说说过长江。在扬州的运河江口设置了船闸,其实就是石头砌的梯形坝,两边是缓坡,内外水位差有时达五六米,由绞盘把漕船从石闸的长江侧拖至闸顶,然后再送回运河,这个过程非常惊险。船闸并不是常年开放的,每年有好长时候是停用的,例如长江的汛期。漕粮过闸要卸货后空船过闸,所以很费周折。过闸堵船也是常有的事。
再说说过高邮湖吧。最早时运河是直接穿过高邮湖东岸的,高邮湖东岸附近风浪有时很大,所以后来沿着东岸筑堤保障漕运安全,所以现在看到这段运河跟高邮湖就差一个湖堤。
说到黄河就复杂了,多次改道对运河是个巨大的灾难,后来一度改道淮安夺淮入海,淮安到徐州段的黄河跟运河共线,那段时间漕运异常艰难,维护运河通畅的花销非常大,通航时间往往不能保障。
后面经过山东临清段,由于调水原因,船闸特别多,通过时间很长……运河过了江苏北上的具体情况我了解得不够深入,就不多说了。
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