世界灌溉工程遗产(四)

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世界灌溉工程遗产(四)

2024-07-14 05:32:31| 来源: 网络整理| 查看: 265

要想征服岭南必须要先解决粮草运输的难题,然而在这无穷的南岭之中如何能找到运量的大路呢?在当时的历史条件下,劈山修路以通岭南则耗时太长,于是秦始皇命令史禄在湘江与漓江之间劈山凿渠,开辟一条水上运输线,这就是灵渠。

灵渠渠首鸟瞰图

灵渠在南岭西侧的群山深处,南岭是众多河流的发源地,向北流的大多进入长江水系,向南流的大多进入珠江水系。

在多种连接两水系方案中,秦朝人选择了湘江与漓江,图上能够看出这是最短的距离,我们不得不佩服秦水利工匠的智慧,即使今天看来这也是最短的连接方法。

在修建过程中,用拦河大坝挡住湘江之水,挖两条渠分别为南渠和北渠,南渠使湘江水流入漓江支流,通过南渠与北渠使湘江与漓江连接在了一起。

北渠回湘江,南渠通漓江

从上图看出南渠修建并没有采用最短距离(下图),这样舍近求远,是为什么呢?

因为湘江与漓江这条小支流的落差有7米,这就意味着要建7米以上的大坝才能使湘江水流入漓江支流 ,而建7米以上的大坝这在当时是不可能做到的。

秦朝工程师的做法是将大坝向上游移,这里地势更高些,大坝高度只需两三米就可以了。

建两三米的大坝,在秦朝是不难做到的,付出的代价就是增加南北渠的长度,不仅如此,北渠被开发成弯弯曲曲的样子,这无疑更使工程量大大增加,这又是为了出于什么样的考虑呢?因为在秦朝,灵渠的功能主要是运输,落差对于灵渠这条运河来说,至关重要,直线型的渠道施工量小但落差大,顺流而下的船速度难以控制,逆流而上的船上陡坡更使难上加难。

为了解决这个难题,秦朝工程师采用了 “弯道代闸”技术,将航道设计为弯道,以延长流径,延缓坡降,满足通航要求。虽然工程量加大但落差减小,水的流速减缓,行船变得很容易控制,在容易使用和容易施工之间找到一个微妙的平衡。读到这里是不是想起等高线的应用中道路的修建了吧!

二、灵渠主体工程

灵渠全长36.4公里,主体工程由铧嘴、大天平、小天平、南渠、北渠、泄水天平、水涵、陡门、堰坝、秦堤、桥梁等部分组成,尽管兴建时间先后不同,但它们互相关联,成为灵渠不可缺少的组成部分。我们主要了解一下铧嘴、大天平、小天平和陡门、堰坝、秦堤。

1.铧嘴

铧嘴是一座长70m的导水堤,是与大、小天平衔接的具有分水作用的砌石坝。从大、小天平的衔接处向上游砌筑,锐角所指的方向与海洋河主流方向相对,把海洋河水劈分为二,一由南渠而合于漓,一由北渠而归于湘。其中七分水顺大天平迴流到湘江,三分水经小天平和南渠注入漓江,即所谓的“湘七漓三”。

灵渠铧嘴

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

接铧嘴下游是拦截海洋河的拦河坝,大天平即拦河坝的右部,小天平为拦河坝的左部,大天平与小天平衔接成人字形(夹角108度),因二者原属湘江故道,稍有崩坏,则无滴水入渠。小天平左端设有南陡,即引水入南渠的进水口;大天平右端设有北陡,即引水入北渠的进水口。

这座结构独特的大坝有着更加独特的外形,它不是通常一字型的大坝,而是人字形,人字形大坝把迎面而来的江水的正压力变成了侧压力,人字形边长长短之比是3:7。

江水也按这个比例被分开,水满时恰好两边水量一致,都是1.5米。

这是一座滚水坝,只抬高一定水位,多余的水越坝而过,经过湘江故道之后与北渠水汇合,向北流去。

为了保护大坝,在它前面加注一个分水石堤,分水石堤拦水、分流、泄洪将这三项功能完美的结合在一起,一直持续2000多年。

坝体的石板每块重达千斤,即便如此在滔滔洪水之下也会被轻易掀起,只有石板牢牢的连接才能抗衡大水的冲击,这些巨石的连接构思非常巧妙,在两个巨石之间凿上燕尾槽,燕尾槽裹上叫铁码的东西,用X形铁码把两个石头锁紧,每一个石头用这样的方法锁紧后,整个大坝就浑然一体,很大的洪水来也没有办法把巨石冲毁。

漫过大坝的江水并未停止冲击,这些竖插在江面上的石片,参差不齐,它们被称作鱼鳞石,鱼鳞石竖插在水里,在水的冲击下,作用力往下去,越冲越深,同时洪水带来泥沙,冲进鱼鳞石里面,使得鱼鳞石更牢固。经过鱼鳞石的阻挡减轻了对大坝后面的河床冲击。

3.堰坝

灵渠里建有一道堰坝,被抬高的水通过水涵自流入灌溉支渠,用来灌溉周边的水稻等农作物。同时,堰坝中间还留有船只通行的“堰门”,随着水运功能的消失,堰坝完全成为灌溉工程。

灵渠水道上建设的灌溉堰坝

4.秦堤

秦堤指从南陡口到兴安城区上水门街口灵渠和湘江故道之间约2公里长的堤岸。秦堤两边都用条石砌筑,宽为2米,高为1.5米,现保存完好。南渠渠口至分水岭段,左岸靠山,右岸临湘江故道,修长堤分隔渠与故道。由于二者高程差的存在,堤又是渠的依托。上游堤较高,用砌石;下游为土堤。

5.陡门

灵渠一年内8个月通行,有三分之一的时间不能通航,它又是南北物资运输的要道,人们就发明了陡门这种方法可以解决通航问题。陡门,或称斗门,是在南、北渠上用于壅高水位,蓄水通航,具有船闸作用的建筑物。通过36个陡门的开闭控制水位升降,让船只在枯水期也能畅通无阻。

简单来说,灵渠陡门是世界最早应用船闸原理的技术,它的原理与今天葛洲坝船闸原理相同。

三、灵渠的作用

1.水运

灵渠的凿通,沟通了湘江、漓江,打通了南北水上通道,湘江和漓江的联接就意味着长江水系与珠江水系的沟通,加之京杭大运河,我国中东部海河、黄河、淮河、长江、钱塘江、珠江六大水系全部贯通。如此庞大的一张水网,在世界上是独一无二的。

灵渠的运输功能为秦王朝统一岭南提供了重要的保证,大批粮草经水路运往岭南,有了充足的物资供应。公元前214年,即灵渠凿成通航的当年,秦兵就攻克岭南,随即设立桂林、象郡、南海3郡,将岭南正式纳入秦王朝的版图。它的运输功能一直发挥到上世纪三四十年代,这条运输通道用了2000多年。

2.灌溉

除了水运,灵渠还是重要的灌溉工程。灵渠的灌溉主要有自流和提水两种方式,灵渠上的水涵是自流灌溉的引水口,在渠高水低的地方则使用水车、水轮泵等提水。

六十年代灵渠冷水坝的筒车

灵渠两岸的水田除了修堰筑渠引水灌溉以外,主要靠架筒车提水灌溉。五十年代末,一位援助中国的苏联专家称赞中国人好聪明,制造的土水车提水灌溉好巧妙,比欧洲的风车漂亮,既简单,又适用。

水函 ,又叫田涵、渠眼,俗称塘孔,是渠堤上块石砌筑的分水涵洞,在农田灌溉时开启使用。同时,也用作排水涵洞。

灵渠作为非常古老的水利工程,在历史上发挥了巨大的灌溉作用,一直到今天都还发挥着灌溉作用,今天灵渠的水仍然灌溉着20000亩土地,它的社会功利一直持续了2000多年,未来仍将如此。

灵渠两岸田园

3.促进中原与岭南民族融合

灵渠是秦始皇开发岭南的重要条件, 2000多年以来,灵渠作为一条南北运输的要道,从当年秦始皇开始,中原的兵马粮草铁器,都要通过这条运河运到南岭,而南岭以南的盐铜等等也要通过这条运河运到中原去,充满智慧的灵渠是中原文明与岭南文明融合的起点,起到了促进中原文化、物资、人民与岭南文化、物资、人民相互交流、彼此融合的伟大作用,起到了开拓疆土、融合民族的伟大作用,是中华民族发展史上重要环节的见证。

试题链接1:

根据下列图文材料,回答有关问题。

灵渠位于广西桂林市东北部的兴安县,凿于秦代,沟通了长江和珠江两大水系。是目前所知世界上最古老的盘山渠道,自古以来都是岭南与中原的水路交通要道。它对秦朝以来的国家统一,政治、经济、文化交流以及各族人民往来,起到了积极的作用。

下图为灵渠水系图。灵渠分水坝设计为高2. 24米的“人”字滚水坝,其将湘江三七分流,三分通过南渠入漓,七分通过北渠归湘。使得南渠、北渠作为航运水道,沟通了长江水系的湘江和珠江水系的漓江。

(1)根据灵渠功能和特点,推理灵渠经过区域的地形部位。

(2)说出灵渠分水坝坝体不高且形态呈人字形的作用。

(3)分析北渠航道设计弯曲的原因。

(4)分析该区域河流水质好的原因。

试题答案:

(1)因灵渠是沟通两流域的航运水道、所以该区域处两流域分水岭的低矮地区鞍部。

(2)坝体不高利于多余洪水排入湘江故道;人字形可减轻河水对坝体冲击;

可精准分流,保证南北渠合理水量;可减少泥沙进入南渠,避免泥沙淤积。

(3)充分利用地形地势减小工程量;降低水流速度,便于船只航行。

(4)区域降水量大,水体循环净化能力强;处河流上游地区,污染少;植被覆盖率高;喀斯特地貌区,地表水多经下渗过滤。

试题分析:

(1)灵渠沟通了长江水系、珠江水系,两水系之间是南岭,考虑到工程量和水流状况,灵渠应位于两流域分水岭的低矮地区,鞍部比较常见。

(2)坝体可以阻挡水流并承受水流的冲击。坝体形态影响分流的水量和流速,进一步影响到泥沙的淤积。坝体不高利于多余洪水排入湘江故道;人字形可减轻河水对坝体冲击;可精准分流,保证南北渠合理水量;可减少泥沙进入南渠,避免泥沙淤积。

(3)航道上游地势较高,河流流速较快,航行危险。弯曲的航道一方面借助地形地势减小工程量;还可以降低水流速度,便于船只航行。

(4)河流水质好坏与区域植被状况、河流自净能力更新速度、河流所处的区域位置、地质地貌等有关。

试题链接2:

2.阅读图文材料,回答下列问题。

材料一 灵渠位于广西桂林市东北部的兴安县,凿于秦代,是目前所知的世界上最古老的盘山渠道,自古以来都是岭南与中原地区间的水路交通要道。灵渠通过高度为2.24米的“人”字形滚水坝将兴安县东面的湘江上游河道——海洋河按三七的比例分为两股,其中三分通过南渠入漓江支流,七分通过北渠归湘江,形成南渠和北渠两条相互连通的航运水道,沟通了长江水系的湘江和珠江水系的漓江。

材料二 下面图甲为灵渠及其附近水系图,图乙为灵渠水利工程示意图。

(1)推测南渠的地势特点,并说明推测理由。

(2)从图乙看,可选择在A处或B处修建南渠,把湘江水系与漓江水系连接起来,为什么灵渠实际施工选择了B处?

(3)人字坝与南渠的修建已将湘江与漓江沟通起来,为什么还要另外开凿一条北渠作为航道?

(4)近代以来,灵渠的航运地位已经显著下降,而其灌溉作用却明显增大,试分析其原因。

【答案】

(1)南渠地势特点:东高西低,北高南低。理由:灵渠处于两条南北走向河道的分水岭位置,故南渠地势东高西低;又由于西侧的大溶江自北向南流

(2)选B处的原因:B处位于湘江上游,该处湘江与南渠的水位差小,建坝工程量小,便于通过筑坝拦水实现湘江与漓江的沟通。也可以答不选A处的原因:A处附近有越城岭,地势较高,该处湘江水位比南渠低得多,无法直接自流引水到南渠以实现湘江与漓江的水体汇合;若靠修筑大坝抬高水位,工程量大

(3)南渠地势高,为向南渠引水而修建了人字坝,这进一步加大了大坝附近湘江上下游的落差,使得两大水系的航运难以连通;另外开凿一条北渠,既能减小大坝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,又能稳定水量,确保通航的连续性

(4)航运地位下降的原因:水运速度慢,受自然条件影响大,泥沙淤积,使航运能力下降;铁路、公路速度均较快,公路的灵活性强,两者发展迅速,逐渐取代了水运。灌溉作用增大的原因:山区坡度大,地表水不易存留;人口增加,耕地面积增大,农业用水需求增大;地处季风区,降水季节变化大,易发生旱涝灾害,因而灵渠的灌溉作用明显增大(两点即可)

【解析】

整体分析:根据河流流向,分析地势特点。古代引水渠开凿,都要利用地势自流引水。A处附近有越城岭,地势较高,该处湘江水位比南渠低得多,无法直接自流引水到南渠。从不同交通运输方式特点,分析近代灵渠的航运地位下降原因。

(1) 从图上看,灵渠处于两条南北走向河道的分水岭处,水向西流入大溶江,说明南渠地势东高西低。分水岭西侧的大溶江自北向南流,故南渠地势北高南低。南渠地势特点是东高西低,北高南低。

(2) 古代引水渠开凿,都要利用地势自流引水。A处附近有越城岭,地势较高,该处湘江水位比南渠低得多,无法直接自流引水到南渠,以实现湘江与漓江的水体汇合。若靠修筑大坝抬高水位,工程量大。所以不选A处修人字滚水坝。B处位于湘江上游,该处湘江与南渠的水位差小,建坝工程量小,便于通过筑坝拦水实现湘江与漓江的沟通,实现自流引水,所以选B处修建“人”字形滚水坝。

(3) 南渠地势高,为向南渠引水而修建了人字坝,加大了大坝附近湘江上下游的落差,两大水系的航运难以连通。 另外开凿一条北渠作为航道,既能减小大坝附近湘江上下游的落差,降低水流速度,又能稳定水量,确保通航的连续性,实现船只航行的目的。

(4)水运速度慢,受自然条件影响大,泥沙淤积,使航运能力下降。铁路、公路速度均较快,公路的灵活性强,近代铁路、公路发展迅速,逐渐取代了水运。所以近代灵渠的航运地位下降。该地位于山区,山区地形坡度大,地表水不易存留。随着人口增加,耕地面积增大,农业用水需求增大。地处季风区,降水季节变化大,易发生旱涝灾害。从地形、气候、需水量等方面分析,灵渠的灌溉作用明显增大。

试题链接3:

3.灵渠位于桂林兴安县境内,是秦始皇为攻打百越时运输粮食等物资而修建的。它是我国现存较完好且仍有利用价值的古水利工程之一,其南渠是连接湘江与大溶江的河段,全长33.15千米,落差30.26米,坡降0.09%。灵渠将代表广西参加中国2016年申报世界文化遗产的提名。

分析灵渠南渠选址的自然条件,并说明灵渠能申报历史文化遗产的原因。

【答案】

地处山间谷地,地势较低,且相对落差小;有现成河道利用,工程量小;坡降小(或地处亚热带季风气候区,降水较多,水量较大),有利于航运;地处亚热带季风气候区,降水较多,水量较大。

具有独特的军事、政治和文化等价值;保存真实、完整,科考价值高;历史悠久,设计、修建科学合理,体现古代人类智慧;沟通长江、珠江水系,功能突出。

【解析】

南渠选址的自然条件主要从地形地势、气候、工程建设难度等方面分析。由图可知灵渠南渠地处山间谷地,地势较低;由“全长33.15千米,落差30.26米,坡降0.09%”可知其相对落差小、坡降小,水流缓慢,有利于航运;图中显示南渠有现成河道利用,工程量小;该区域地处亚热带季风气候区,降水较多,河流水量较大,渠道挖掘难度小。

试题链接4:

阅读图文资料,完成下列各题

材料二下图示意灵渠位置。

(3)从军事角度指出秦开凿灵渠的主要目的,说明原因。(12分)

(4)说明灵渠的开凿对当时区域间联系的意义。(8分)

【答案】

(3)主要目的是运输粮食等物资,保障军队的后勤供给。(3分)原因是(对秦政权而言,岭南地区位置偏远,远途劳军以至长期统治,保障后勤供给尤为重要。)岭南地区地形崎岖(丘陵广布),植被茂密,陆路交通不畅。(3分)在当时的条件下,大量物资的运输以水路为主。(3分)南岭阻断了长江水系和珠江水系的水路联系。(3分)

(4)(南岭为长江水系和珠江水系的分水岭)灵渠连接湘江和漓江,沟通长江水系和珠江水系,扩大了水路交通运输的范围;(4分)促进了岭南地区与长江流域以至北方地区的经济、贸易和文化交流;(2分)有利于岭南地区经济、文化的发展。(2分)

2019年4月11日返回搜狐,查看更多



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