京杭大运河的科技追问与历史启示

京杭大运河是迄今为止世界上最早、最大、距离最长、持续时间最长的人工运河。它不仅是一条运输线，也是一条文化带和遗产走廊。2014年6月，这一“活的”文化遗产成功入选联合国世界文化遗产。

目前，作为南水北调东线的主要渠道，京杭大运河已进行疏浚和整治，拓宽了主要渠道，提高了大运河的调水功能和航运保障率。南水北调工程使这条有着1000年历史的水道恢复了生机和活力。

正在建设的南水北调工程责任重大，也引发了诸多争议。从水利科技史的角度来看，古京杭大运河是如何在挖掘时做出决策的？有没有类似今天的“科学论证”？如何解决技术问题？这些问题的提出对今天的南水北调工程应该具有积极的借鉴意义。

位置和决策

大运河在春秋时期开凿，在隋朝完成，在唐宋时期繁荣，在元朝开通，在明清时期疏浚。京杭大运河建于元代，明清时期的京杭大运河成为南北之间的主要水路。

“大运河在不同时期的修建反映了当时的国家利益和基本需求。”中国科学院自然科学史研究所副研究员张志辉向《中国科学日报》记者介绍。统治者利用国家巨大的人力和物力资源修建运河，并以运河为基础建立了庞大而复杂的水运系统，将全国各地的物质资源运输到首都。其目的是为当时该地区特定的军事、经济和政治需要服务，从而为封建王朝维持一个稳定而重要的供电系统。

大运河的位置也是基于上述情况。张志辉介绍说，大运河的决策过程在史料中很少记载，而且模糊不清。然而，众所周知，中国的封建社会实行的是*集权的君主专制制度。君主对重大国家项目拥有最高决策权，大臣们向君主提出建议。唐宋以后成熟的三省六部制对封建社会的重大工程决策和社会发展产生了重要影响。

三省分工的原则是“以书为令，以门为驳，以事为官”，互相制约，共同掌握国家的大政方针。张志辉说，这种**不同部门在不同级别履行职责、相互制衡、相互监督的“多部制”决策机制，在今天看来也是颇具开创性的，意味着“立法”、“司法”和“行政”的分离。虽然没有像今天这样的示范和决策程序，但它自己的决策机制在历史的进程中逐渐完善。

技术问题的解决

京杭大运河不仅是世界航运工程史上的奇迹，也是中国历代运河工程技术的集大成者，保证了整个航道近600年的畅通。由于其漫长的河道和广阔的地理覆盖面，大运河必须经过复杂的地形和水域，如水闸段、湖泊段、自然段和河流运输交叉口。这不仅意味着运河开挖将面临严峻的技术问题，而且运河建成后如何保持长期正常通航也是一个大问题，如如何解决船队翻越山岭的问题，如何保持航道畅通，如何解决航道上的河-河平面交叉现象。

“由于我国古代工程建设主要是基于许多工匠的传统技术经验，而且没有纯粹意义上的工程师来进行工程设计和规划，我们无法推断是谁解决了大运河的技术问题以及他们是如何争论的。”然而，张志辉说，从现存的古代水利典籍中不难看出水利方面的相关科技创新。

例如，为了解决河流畅通问题，京杭大运河创造性地修建了梯级船闸系统，并创建了王楠引水工程。船闸用于升高和降低水位，使船只能够上升和下降，以及爬山和爬山。公元423年，建在扬州附近运河上的两座斗门是京杭运河工程中最早的城门。周振船闸建于公元984年的北宋时期，是世界上最早的复式船闸，比欧洲和荷兰的船闸早400年左右。元朝在会同河上的临清和济宁之间修建了31座船闸，这是世界上最早的梯级船闸，比西方早350年。到了明朝，梯级船闸的数量增加到了38个，远远超过了中国三峡工程的双线五级船闸的数量。

从元朝到明朝永乐年间，王楠引水工程也建立了。“七分皇帝，三分江南”的合理布局，不仅保证了下游居民用水，也保证了水运船只北行的畅通。

由于黄河、淮河和运河在清口交汇，形成复杂的水系格局，在黄河和淮河交汇处增设水闸和碾压坝，以确保黄河和淮河汛期高水位条件下，河床淤积和洪泽湖不会危及下河地区的航道和河道安全。

为了保证航运水源的稳定，北宋在淮阳河段设置了澳大利亚水闸，进一步提高航运的节水性能。现代水利专家发现，澳大利亚船闸完全符合现代船闸的节水设计理论。

此外，由于渠道内泥沙淤积，为确保渠道在汛期的安全，明清时期在堤防的适当位置修建了一系列防洪安全工程——碾压坝和减淤闸，这些工程都是在汛期以标准化的方式进行设计和施工的。

在各种技术支持的基础上，面对如此宏大规模的京杭运河工程体系，人们在工程建设、运河管理、水运等领域逐步总结出一套行之有效的指标体系，并制定了一套严格的实施细则，为历代运河建设目标的高质量完成和水运效益的持续发展起到了重要的管理支撑作用。

对南水北调工程的启示

“现在*部门已经将历史悠久的京杭大运河纳入南水北调东线。这不仅是因地制宜、取材本土的明智之举，也是一种积极的自我挑战。”张志辉说。毕竟，这两个项目的设计目标、设计理念和功能定位完全不同。

南水北调工程采用当代工程设计理念进行规划和设计。它是为了解决中国北方的缺水问题而建造的。该项目以调水为主导功能，主要满足国家经济快速发展对水资源的迫切需求。京杭大运河在不同朝代有不同的军事、政治和经济目的，但其直接功能是水运。当二者相遇时，必然会在功能选择、工程生态观、文化观等诸多方面产生碰撞和矛盾。如何科学合理地保护和利用这一活的文化遗产，是南水北调工程必须面对的重大挑战。

京杭大运河的启示是，重大基础工程不仅要满足当时社会发展的具体需求，还要着眼长远，考虑工程的可持续性。大运河工程之所以能持续2500年，不仅是因为中华民族的智慧、丰富的治水实践和创造性的工程技术，还因为它把工程本身与社会文明的发展联系在一起。正因为如此，京杭大运河工程将成为中国古代社会文化发展的缩影和中国水利文明传承的载体。