宋代,經濟與文化教育較唐代更為繁榮,而北宋更是中國歷史上的一個重要朝代。金、元之際的著名文學家元好問在《水調歌頭·賦三門津》中就有佳句:
黃河九天上,人鬼瞰重關。
長風怒卷高浪,飛灑日光寒。
北宋疆域遼闊,幅員廣大。但是北宋建立後,黃河水患卻日益加重。1060年,黃河自大名決河東流,自滄州境入海,當時黃河被稱為“東流”。
在北宋統治的160多年中,黃河先後7次決溢後改道、改流和分流,受災地區廣,原有堤防基本上已經失去抗洪能力。河患加重,不僅對沿岸農田威脅很大,而且對汴河航運、京師的安全有重大影響。
北宋朝廷傾注很大的人力和物力治理黃河,建築河防工程,但由於當時生產力發展和科技水平所限,治理黃河的效果並不十分顯著。
但是,人們在探索治河的同時,積累了大量的經驗教訓,對後來的元、明、清代對河流的治理工作都有一定的影響。
在宋代,朝廷專門設定了許可權較大的都水監,專管治河事宜。沿河地方官員也都重視河事,並在各州設河堤判官專管河事,朝廷重臣,多參與治河方略的爭議。這個時期,治河問題引起了很多人的探討,加深了對黃河河情、水情的認識,河工技術有了很大的進步。
宋代的堤防技術是利用大河兩邊的堤岸,使其起到限定河水氾濫的作用。宋代時就有正堤、遙堤、縷堤、月堤、橫堤、直堤、鑑堤等,種類很多,其規模、形狀及作用略有不同。
大河兩岸的正堤,一般稱“堤”,遙堤則為正堤以外的最外一重堤,主要作用是在大河汛期將河水限定於遙堤以內的地方行流,儘量把氾濫的地方控制在一定範圍內。
1081年,遙堤之間很寬闊,有時要遷出一些縣、鎮。縷堤是介於正堤和遙堤之間的第二重堤,有“預備堤”的作用。
若正堤決口,可加強縷堤臨時抵擋水勢。黃河堤防雖不像汴渠堤防那樣嚴格,但一些重要城鎮附近和主要險段注重堤防質量,有的地方甚至建成石堤。
在《河防通議》中,就詳細記載了修砌石岸的施工方法,施工程式嚴密,對石堤基礎要求較為嚴格,有的土質堤岸由於常年維修,規模相當龐大、堅固。
如1080年鄆州所築的遙堤長10千米,下闊20餘米,高3米。若以頂寬3米算,則邊坡比達1∶2.5,堤身斷面尺寸是比較科學的。另外,北宋還年年發動黃河兩岸附近居民種植榆柳,有效地加固了堤防。
北宋河防最主要的技術之一就是埽工技術,宋代不僅用埽堵口,而且還用埽築堤、護岸。埽是把樹枝、石頭等,用繩子捆緊做成的圓柱形東西,用來保護堤岸防水沖刷。
由於埽的重要作用,埽工技術日臻完善。在《河防通議》中,詳細地記載了埽工的製作:在密佈的繩索上鋪一層榆木柳條之類,再在其上鋪上碎石,並用粗大的竹索橫貫其中,卷而束之使它形成圓柱形的整體。卷埽時要用數百人扛大木捲起,每卷一層,都在上面架上大木梯,眾人站立在梯上壓緊。每個大埽一般長約33米,直徑約為3.3米至13.3米。
北宋每年制埽都很多,它們一部分儲備堵口應急,一部分用作修理,一部分用作護岸。護岸技術有束埽護岸、木龍護岸、石板護岸、鋸牙護岸等。束埽護岸並不經久耐用,但因其簡單、有效,直到後世仍被沿用。
1021年,北宋大臣陳堯佐曾採用木龍護岸。南宋知府李若虛曾用石板護岸的方法,做本州附近河堤護岸。李若虛制石板為岸,押以巨木,後雖然暴水,但是不易壞。
另外,北宋時期,人們還經常採用鋸牙護岸,就是在河堤內修築一系列鋸齒狀的短土堤、石堤或木堤,以挑開暴流,防止齒蝕堤岸,這就是堵口技術。堵口技術,堵口的難點在於合龍。通常堵塞決口要合口時,中間下一個埽,稱為“合龍”。
沈括在《夢溪筆談》中,曾記錄河工高超的堵口技術。1048年,黃河在商胡決口,久堵不成。高超建議把埽分成3節,每節10餘米,兩節之間用繩索或纜索連起來。先下第一節等它到水底之後,再壓第二節,最後壓第三節。
他指出,即使第一節沒堵住水,但水勢必減半。到壓第二埽時,只用一半的力,即便水流還沒斷,不過是小漏。而壓到第三埽時,就平地施工,可以充分使用人力。而等到第三節都處置好了,前兩節自然被濁泥淤塞,不用多費人力。
合龍時,除了經常採用大埽堵口外,北宋還於1078年創造了一種“橫埽法”堵口,後來作為常法推廣。橫埽法,要比直埽法好得多,成功率提高,是一個很大的改進。
人們在堵口時,有時還在上游先行分水,減少下游水差,減輕合龍難度。此外,人們也經常採用開鑿新河分水的辦法來減輕河患,開河技術有了一定的提高。
《河防通議》中“開河”一節,對此有詳細的論述。首先要觀察上游的地形和水勢,並測量河床高程的變化。還要選擇在枯水季節施工,冬季備料,春季施工,洪水到來之前完成新河開挖任務。新開引河口應留一臨時隔堰,使水流順勢而下,保證一定的流速,以防新河淤積。
開河應因勢利導。若河勢成“丁”字形,水流正撞堤岸,剪灘截嘴,疏淺開挑,費工不便,但可解一時之急。如地形適宜取直開挑,須先固定口門,分水勢以解堤岸之急。
如果要將主流引入新河,就應該在河的對岸拋樹枝石塊影響水勢,然後用樹石加固河口,損而復備,直到堅固不摧。這樣,新河可成,舊河即淤。
古代開河技術的總結,遠沒有上升到定量的程度,但總體上是適合治河原則的。另外,在宋代還出現了疏浚泥沙的疏浚機械。
在《宋史·河渠志》中曾記載,1073年,有人發明了“鐵龍爪揚泥車法”,當時所用疏浚的瓜形鐵器可謂是近代疏河船的先驅
宋代,經濟與文化教育較唐代更為繁榮,而北宋更是中國歷史上的一個重要朝代。金、元之際的著名文學家元好問在《水調歌頭·賦三門津》中就有佳句:
黃河九天上,人鬼瞰重關。
長風怒卷高浪,飛灑日光寒。
北宋疆域遼闊,幅員廣大。但是北宋建立後,黃河水患卻日益加重。1060年,黃河自大名決河東流,自滄州境入海,當時黃河被稱為“東流”。
在北宋統治的160多年中,黃河先後7次決溢後改道、改流和分流,受災地區廣,原有堤防基本上已經失去抗洪能力。河患加重,不僅對沿岸農田威脅很大,而且對汴河航運、京師的安全有重大影響。
北宋朝廷傾注很大的人力和物力治理黃河,建築河防工程,但由於當時生產力發展和科技水平所限,治理黃河的效果並不十分顯著。
但是,人們在探索治河的同時,積累了大量的經驗教訓,對後來的元、明、清代對河流的治理工作都有一定的影響。
在宋代,朝廷專門設定了許可權較大的都水監,專管治河事宜。沿河地方官員也都重視河事,並在各州設河堤判官專管河事,朝廷重臣,多參與治河方略的爭議。這個時期,治河問題引起了很多人的探討,加深了對黃河河情、水情的認識,河工技術有了很大的進步。
宋代的堤防技術是利用大河兩邊的堤岸,使其起到限定河水氾濫的作用。宋代時就有正堤、遙堤、縷堤、月堤、橫堤、直堤、鑑堤等,種類很多,其規模、形狀及作用略有不同。
大河兩岸的正堤,一般稱“堤”,遙堤則為正堤以外的最外一重堤,主要作用是在大河汛期將河水限定於遙堤以內的地方行流,儘量把氾濫的地方控制在一定範圍內。
1081年,遙堤之間很寬闊,有時要遷出一些縣、鎮。縷堤是介於正堤和遙堤之間的第二重堤,有“預備堤”的作用。
若正堤決口,可加強縷堤臨時抵擋水勢。黃河堤防雖不像汴渠堤防那樣嚴格,但一些重要城鎮附近和主要險段注重堤防質量,有的地方甚至建成石堤。
在《河防通議》中,就詳細記載了修砌石岸的施工方法,施工程式嚴密,對石堤基礎要求較為嚴格,有的土質堤岸由於常年維修,規模相當龐大、堅固。
如1080年鄆州所築的遙堤長10千米,下闊20餘米,高3米。若以頂寬3米算,則邊坡比達1∶2.5,堤身斷面尺寸是比較科學的。另外,北宋還年年發動黃河兩岸附近居民種植榆柳,有效地加固了堤防。
北宋河防最主要的技術之一就是埽工技術,宋代不僅用埽堵口,而且還用埽築堤、護岸。埽是把樹枝、石頭等,用繩子捆緊做成的圓柱形東西,用來保護堤岸防水沖刷。
由於埽的重要作用,埽工技術日臻完善。在《河防通議》中,詳細地記載了埽工的製作:在密佈的繩索上鋪一層榆木柳條之類,再在其上鋪上碎石,並用粗大的竹索橫貫其中,卷而束之使它形成圓柱形的整體。卷埽時要用數百人扛大木捲起,每卷一層,都在上面架上大木梯,眾人站立在梯上壓緊。每個大埽一般長約33米,直徑約為3.3米至13.3米。
北宋每年制埽都很多,它們一部分儲備堵口應急,一部分用作修理,一部分用作護岸。護岸技術有束埽護岸、木龍護岸、石板護岸、鋸牙護岸等。束埽護岸並不經久耐用,但因其簡單、有效,直到後世仍被沿用。
1021年,北宋大臣陳堯佐曾採用木龍護岸。南宋知府李若虛曾用石板護岸的方法,做本州附近河堤護岸。李若虛制石板為岸,押以巨木,後雖然暴水,但是不易壞。
另外,北宋時期,人們還經常採用鋸牙護岸,就是在河堤內修築一系列鋸齒狀的短土堤、石堤或木堤,以挑開暴流,防止齒蝕堤岸,這就是堵口技術。堵口技術,堵口的難點在於合龍。通常堵塞決口要合口時,中間下一個埽,稱為“合龍”。
沈括在《夢溪筆談》中,曾記錄河工高超的堵口技術。1048年,黃河在商胡決口,久堵不成。高超建議把埽分成3節,每節10餘米,兩節之間用繩索或纜索連起來。先下第一節等它到水底之後,再壓第二節,最後壓第三節。
他指出,即使第一節沒堵住水,但水勢必減半。到壓第二埽時,只用一半的力,即便水流還沒斷,不過是小漏。而壓到第三埽時,就平地施工,可以充分使用人力。而等到第三節都處置好了,前兩節自然被濁泥淤塞,不用多費人力。
合龍時,除了經常採用大埽堵口外,北宋還於1078年創造了一種“橫埽法”堵口,後來作為常法推廣。橫埽法,要比直埽法好得多,成功率提高,是一個很大的改進。
人們在堵口時,有時還在上游先行分水,減少下游水差,減輕合龍難度。此外,人們也經常採用開鑿新河分水的辦法來減輕河患,開河技術有了一定的提高。
《河防通議》中“開河”一節,對此有詳細的論述。首先要觀察上游的地形和水勢,並測量河床高程的變化。還要選擇在枯水季節施工,冬季備料,春季施工,洪水到來之前完成新河開挖任務。新開引河口應留一臨時隔堰,使水流順勢而下,保證一定的流速,以防新河淤積。
開河應因勢利導。若河勢成“丁”字形,水流正撞堤岸,剪灘截嘴,疏淺開挑,費工不便,但可解一時之急。如地形適宜取直開挑,須先固定口門,分水勢以解堤岸之急。
如果要將主流引入新河,就應該在河的對岸拋樹枝石塊影響水勢,然後用樹石加固河口,損而復備,直到堅固不摧。這樣,新河可成,舊河即淤。
古代開河技術的總結,遠沒有上升到定量的程度,但總體上是適合治河原則的。另外,在宋代還出現了疏浚泥沙的疏浚機械。
在《宋史·河渠志》中曾記載,1073年,有人發明了“鐵龍爪揚泥車法”,當時所用疏浚的瓜形鐵器可謂是近代疏河船的先驅