明清時期水工技術初探
——以江蘇淮安清口水利樞紐為例

祁小東

（淮安市博物館 江蘇淮安 223001）

明清時期水工技術初探
——以江蘇淮安清口水利樞紐為例

祁小東

（淮安市博物館 江蘇淮安 223001）

2008—2013年，淮安市博物館對淮陰區碼頭鎮和洪澤縣境內的里運河故道、壩址等明清水利工程遺址進行了調查和發掘，對這些遺產所體現的水利科技與水工技術有了進一步的揭示。大運河上最著名的清口水利樞紐工程是我國特有的防洪工程形式，堤防主要以土筑堤壩為主，自身有一套完整的防洪體系和養護方法，在堤壩的險要區段或薄弱地段采取相應的防護措施以增強其穩固性和抗沖擊能力。遺址體現的土工技術、磚石工技術和埽工技術與文獻記載相互印記，至今仍有十分重要的借鑒意義。

明清時期 淮安 清口水利樞紐 水工技術

一、概述

江蘇淮安地處淮河下游，境內自古以來河湖眾多，而控扼泗水入淮之口的河口——泗口（又稱“淮泗口”或“清口”）在早期就是重要的水上交通樞紐和咽喉要地。從隋唐至明清，這里一直都是南北漕運的樞紐，尤其是12世紀末，黃河侵泗奪淮入海以后，這里又成為黃淮運的交匯之地。根據中國文化遺產研究院的勘察結果，“在大運河七個最具代表性的樞紐中，淮安清口水利樞紐歷史最為悠久，而且最具時間上的連續性，中間從未中斷過”［1］。2008年10月至2013年10月的五年間，為配合各項建設工程及文保項目，淮安市博物館先后對淮陰區碼頭鎮和洪澤縣境內的里運河故道、天妃壩石工、順黃壩遺址、順水堤遺址、御壩遺址、七堡堤工遺址及洪澤湖大堤信壩遺址等進行了勘探與發掘，取得了一系列重要成果（圖一）。這些發掘成果不僅使我們對運河遺產有了較為全面的認識，而且讓我們對這些遺產所體現的水利科技與水工技術有了進一步的理解。

二、清口發掘體現的水工技術

在清口水利樞紐眾多工程設施中，堤防是最重要也是數量最多的一種，它是解決人工運河特別是黃河下游防洪問題的一項重要措施，是我國特有的防洪工程形式。堤防主要以土筑堤壩為主，其自身也有一套完整的體系和養護方法，在堤壩的險要區段或薄弱地段會采取一些防護措施，用以增強堤壩的穩固性和抗沖擊能力。按照考古發掘將這些遺址和有關遺跡現象加以歸納，其體現的水工技術主要包括土工技術、磚石工技術和埽工技術等三類。

（一）土工技術

土工就是筑堤。運河、淮河特別是黃河，為了使它們能夠很好地發揮作用，必須在河道兩邊筑堤來約束其流向，防止河水泛濫，危害河兩岸及下游人民群眾的生命財產?；窗簿硟鹊牡虊坞S處可見，當地人多稱之為“堆”。這些土“堆”雖然其貌不揚，卻有很高的遺產價值，是古代水利工程的重要見證，亦是水工設施的重要參考框架。它們不僅可以標示河道的位置與走向，而且是確定閘座、堰壩根基位置的依據，也是體現運河遺產真實性和完整性的重要實物依據。下面主要以堤壩的格局來說明。

明末治河名臣潘季馴曾四次主持治理黃河和運河，前后長達27年。他吸取前人成果，全面總結了中國歷史上治河實踐中的經驗，提出了“蓄清刷黃”和“束水攻沙”的方法。為了實現這一目的，他十分重視堤防的作用，由此創造了“二重堤防”的理論（圖二）。具體要點為：

圖一//考古發掘點位置示意圖

首先，在臨近黃河水邊筑縷堤用來約束水流，使水流集中，以增強水流的動能，起到“刷沙”的作用，即所謂“束水攻沙”。經過調查，黃河縷堤部分仍存，其中南岸縷堤東起七堡村，西至四堡村。北岸縷堤東起陶莊村，西至新莊村。其次，在縷堤以外再筑一道遙堤，用以攔截縷堤潰決的洪水，即所謂“攔洪防潰”。在遙堤與縷堤之間再筑橫格堤，一是防止縷堤潰決的洪水再沿遙堤向下游方向流動，將河灘地沖成深槽，二是使潰決的洪水遇格堤的阻擋而停止，水中的泥沙沉積于河道的灘面上，灘地淤高，可以相應地增強堤防的御洪能力，即“淤灘固堤”?！坝贋┕痰獭辈粌H能使大堤更加穩固，堤上還可以種植莊稼，發展農業生產?？脊耪{查發現在今廢黃河北岸縷堤與中運河南岸纖堤之間有南北向的一道堤壩，與黃河故道為垂直關系，北起張莊村，南至大仲工，現在為高出地面的土梁，呈帶狀分布，殘高約1米。經過分析，這就是黃河遙堤與縷堤之間的格堤。

最后，在縷堤潰決或是薄弱處加筑月堤，這樣就形成遙堤、縷堤、格堤與月堤組成的雙重堤防系統。

圖二//雙重堤防體系示意圖

另外，在雙重堤防建設完成后，為了進一步逼黃河向北，防止其再倒灌洪澤湖，在清口地區又陸續修建了一系列堤防設施。其中，明遠路南側的堤壩分布在空間格局上，最有說服力和可觀賞性。這一區域以順水堤為紐帶，將臨清堤、南岸縷堤、戧堤、御壩及御壩壩尾土堰很好地串聯起來，使得在洪澤湖北側、清口西北的堤防系統形成一個梯形布局，其穩固性與抵御洪水的能力大大增強。在這其中，戧堤與臨清堤組成平行的雙重擋水堤，中間的御壩尾縷在某種程度上起到了格堤的作用。在梯形中部位置形成一個面積很大的空地，一方面，如果黃河突然決口，對搶修堤壩能起到爭取時間的效果，洪水退去也為“淤灘固堤”留有足夠的空間；另一方面，還能在此區域發展農業生產。而明遠路北側區域有保護里運河和惠濟祠的天妃壩磚石工與卞家汪石工；為堵截新舊陶莊引河而新筑攔黃壩與順黃壩，又有在這兩道堤壩之間修筑的錯綜復雜的堤壩。

歷經康熙、雍正、乾隆三朝的精心治理，至乾隆五十一年（1786年）時，清口一帶黃淮運的局面為之一新，清口地區的堤防設施已臻完善。黃河南岸縷堤、臨清堤與束清壩相互連接，惠濟祠西又有固若金湯的天妃壩與卞家汪石工，它們二者之間形成狹長的通道，南邊洪澤湖東側的高家堰用于“蓄清”，然后在通道中達到了“束水”的目的，水流湍急最后在御黃東西壩處暢出敵黃，最終達到“攻沙”與“刷黃”的目的。完善的堤防系統不僅體現了我國古代先民在同大自然博弈中閃爍出的聰明才智，更為重要的是有力地保障了里運河與漕運的暢通，維護了國家的長治久安。

（二）磚石工技術

清口地區經過考古勘探與發掘的磚石堤壩主要有洪澤湖大堤、天妃壩磚石工、七堡石工及順黃壩碎石坦坡等，按堤壩的形態可將其分為直立式墻體和坦坡兩類。直立式墻體所體現的水工技術主要有砌磚與砌石技術、膠結技術及金屬固結技術等。坦坡可以粗略分為兩種，一種鋪砌較為平整，另一種為碎石坦坡，其體現的水工技術主要是按照合理比例在墻體或土壩迎水面修筑坦坡，對洪水沖刷起到了消浪作用，從而加固堤壩的穩固性。

1.直立式墻體

（1）砌磚與砌石技術

水工建筑物的砌石最重丁順間砌，順砌為石料長邊與水流方向相同，丁砌則與水流方向垂直。特別重要的建筑，面石要求層層丁砌，砌筑自然穩當，如果一層丁砌，一層順砌，也比較持久［2］。天妃壩清代石工從上到下分別由嘉慶年間包石（一層條石）、乾隆十九年加高的磚（6—9層）及康熙三十年重建的條石（暴露出3層條石，根據2008年發掘，向下至少還有12—15層條石）砌筑而成。其中康熙時期石墻有一順一丁、三順一丁或兩順一丁等方式，乾隆十九年加高的磚工全為丁砌，由下到上分別是橫?。▋蓪樱Q?。ㄒ粚樱獧M?。▋蓪樱Q?。▋蓪樱?。這種砌筑方式與文獻記載相吻合，與乾隆十九年惠濟祠一帶黃強淮弱、黃水滿溢上漲直抵惠濟祠威脅里運河的水勢情形相契合。至于為什么用磚而不用石，一來可能是由于在石工里面輔以磚工以降低開支，二來考慮到“加高堤工會加重壩體基礎承重能力，因此改用磚砌”［3］（圖三）。

堤工砌石必須打鑿合乎規定，砌于建筑物表面的面石必須六面齊整。以黃河上的石工為例，清代尺寸為“丁石務要長三尺以外，順石務要長二尺四五寸，寬厚均要一尺二寸”［4］。再以天妃壩石工為例，其順石長度經過測量，大部分長度超過76厘米，即文獻記載的二尺四五寸。寬度有42、45和75厘米不等，只有小部分小于一尺二寸。厚度最大48、最小18厘米，以20和40厘米居多，基本與文獻記載相符。

無論是石工還是磚工，砌好后都要注意錯縫勾壓，砌縫務要密致，以竹蔑簽不能插入為好。以洪澤湖大堤周橋段為例，每塊條石在砌筑之前都經過精細打磨，條石與條石之間壘砌得嚴絲合縫，連一張紙都很難插入，猶如埃及金字塔壘砌工藝一般，真的是集堅固與美觀于一體（圖四）。砌好之后，外面還要勾縫以期嚴整，防止水流沖刷破壞。天妃壩明代磚工最西側壩體由上到下從第5層至第11層的磚與磚之間都用石灰填縫，石灰細膩，縫隙填補嚴密，至今仍保持如新（圖五）。

砌石有明收和暗收之分。明收系面石逐層向內收進一寸至四五寸不等，表面呈斜坡狀。以天妃壩為例，石工每層條石之間由面石向下逐層向外突出0.1—0.3厘米，表面為斜坡狀，斷面呈梯形，這樣的結構有利于堤壩的穩定性與抗沖擊性。

圖三//清代天妃壩磚石工程結構

圖四//洪澤湖大堤周橋段石工

圖五//明代天妃壩磚工之間的白灰層

此外，為了使石工更加穩固，一般都會在石工墻內側砌磚墻。雍正年間以善于筑壩著稱的河道總督嵇曾筠對此有獨到的見解，“里石之后復襯河磚，蓋土石性殊，難于聯署，以磚貼土，誠有妙理。如或聰明自用，更改成規，動謂磚石不堅，不如省去，不知土、石性難融合，分而不屬，大有疏虞。是襯磚之貴乎如式者”［5］。洪澤湖大堤經過解剖，其結構為雙層獨立，外側擋水，里側擋土。清代修筑的石工墻，在墻后加柜，并使用條石與磚柜搭連，每丈搭三塊丁石。磚柜由河磚構成，均丁頭立砌于石墻后面，構成上大下小的梯形斷面。這是考慮到石料與土料之間彈性模量相差較大，采用彈模居中的磚料以過渡，以茲鞏固。

（2）膠結技術

據明代宋應星《天工開物》記載，我國傳統筑蓄水池的配比是“（石）灰一份，入河沙、黃土二份，用糯粳米、羊桃藤汁和勻，輕筑堅固”［6］。明代徐光啟稱砌筑之灰漿為“甃齊”，而灌縫之灰漿稱“筑齊”?！扒宕酀{一般是砌石一層并砌石之后的河磚安砌完畢，再填夯磚后灰土三尺。待砌石、砌磚、灰土砌筑完畢，即開始灌灰漿?；覞{灌足后，略微吹涼稍干，再繼續向上層砌筑。灌漿必須層砌層灌，不得砌石兩三層后再灌，以保證灌漿飽足?！保?］灌漿多以石灰和糯米汁熬制，每石糯米汁加石灰一二斤，“實乃稠膩之良法”［8］。在米汁中還要適當加少許鹽醬，加鹽醬后連綴砌石的鐵鋦、鐵錠容易生銹，有利于石鐵之間的固結。

我們對天妃壩明代磚工所用膠結物觀察后發現，灰漿材質為石灰與糯米汁，其特點是粘稠、細膩、純凈且堅致。特別是最東側的磚墻上，在灰漿中又加入了草木灰，使灰漿顏色呈灰白色。由于灰漿配比適當，純度高，使得磚墻十分堅固，發掘時使用一般鐵鍬很難將其撬起。

（3）金屬固結技術

為了使石工墻更加穩固，建造者往往在石工的墻頂及關鍵部位用“亞腰形”或“］”形鋦扣勾連，使石工墻的穩定性大大增加，提高了抗擊風浪的能力。文獻記載生鐵錠用于“兩石接縫處所，必須鑿槽安扣鐵錠，塊塊聯絡，不致被水沖揭。鐵錠一般長六寸五分，兩頭寬二寸五分，腰寬一寸六分，厚二寸，重十二三斤”［9］。鐵柱和鐵鋦均為熟鐵打造。鐵柱用于兩層石料之間，直徑一寸二。鐵鋦用于兩相鄰石料之間側面的聯絡，用扁方鐵攀穿入牽連。天妃壩石工墻只發現了鋦扣槽，一處位于兩塊面石之間，呈亞腰形，長18、寬4～12、深6.5厘米，另外兩處均位于上下條石連接處且都是鋦扣的一半。2014—2015年發掘揭示的板閘遺址，在閘門、東西翼墻的面石上共發現亞腰形鋦扣14個，“］”形鋦扣12個，兩類鋦槽共55個。兩種鋦扣均為熟鐵制成，其中亞腰形鋦扣長21或22厘米，兩側寬13厘米，束腰處寬4.5、5.5或6.5厘米，“］”形鋦扣長20或22厘米，寬4或5厘米（圖六）。

2.坦坡

（1）平整坦坡

康熙時期，河督靳輔在實踐中發現，洪澤湖大堤石工墻雖然堅固，但遇有風浪沖擊，常常坍塌，而堤下有坦坡的堤段抗御風浪沖刷的能力則較強。因此他主張在大堤臨水面修筑坦坡。文獻記載，靳輔所筑坦坡，在“洪澤湖大堤上自七里墩、武家墩、高家堰、高良澗至周橋閘北，共長12800余丈。其中，有3800多丈可直接于堤下筑坦坡，其余則因堤腳存水，須于離堤1丈處密下排樁，多用板纜，以蒲包包土填出水面，再用蘆柴捆成1尺高小埽鑲邊，內加散土，用力夯杵，筑成坦坡”［10］。然后于其上密布草根草子，用來堅固堤土?？傊?，每堤高1丈，填土坦坡8丈，直至填出水面。

圖六//板閘遺址翼墻條石之間的鋦扣

2014年3—4月間，我們在洪澤湖大堤上選擇了兩個地點進行勘探，一處位于洪澤縣與淮陰區交界的趙集鎮高堰村，另一處位于縣城高良澗鎮錢馬村。這兩處都發現了石砌坦坡。其中，第一處坦坡與石工墻和石砌臺基相連，由東向西呈緩坡狀，長35.4～37.5米，南北勘探寬度27米，根據目前勘探在石工墻迎水面都有，高度不詳，距地表深度不等，最淺3.8、最深4.95米，平均深度在4.3米左右。坦坡由石工墻至張福河基本上呈緩坡狀，落差最大2.2米。向西8米較為平坦，再向西2米呈坡狀，落差0.5米，又向西突然抬升，使得整個護坡呈饅頭形突起，長3米，寬度不詳，高0.7米，距地表3.6米。向西4米又是一處類似突起，較前者略高且坡度略緩，長5米，寬度不詳，高1米（圖七）。這處坦坡與文獻記載基本吻合，都是在石工墻下直接砌筑，其中第一處坦坡在靠近河邊處有多處凸起，形成高低不平的形態，這樣的設計可以減緩洪水沖刷的速度與力度，也就是靳輔認為的“洶涌之勢一遇坦而其怒自平，惟有隨波上下而無所呈其沖突，坦坡之力反有倍蓰于石工者”［11］。

（2）碎石坦坡

“坦坡的修筑是靳輔的一項創造，不僅自己甚為推崇，還得到康熙皇帝的嘉許，后人據此創筑碎石坦坡?！保?2］碎石坦坡有的書中也稱“拋石護岸”，指的是汛期在迎溜頂沖的堤段拋下磚石保護堤基，即在險工段準備大量石塊，一旦河勢沖刷堤岸，即將石塊拋下，穩定堤腳，保護堤基，挑溜外移。拋石是一種主要用于配合埽工或石工的護岸工，在土堤或石堤岸邊形成斜坡，能起到消浪的作用。

順黃壩遺址和創筑于康熙四十一年的順水堰北側都發現有碎石坦坡。順黃壩遺址2012年發掘揭示的碎石堆筑在埽工北側，整體呈不規則形分布，整體長16、寬3～7.5、高0.2～0.5米，中間高，四周低。石頭大小不一，較為雜亂（圖八）。在發掘點西北順黃壩緩坡北側經過勘探也發現有碎石坦坡，寬度在6～28米之間，由緩坡中部位置向坡底（河里）延伸，最淺處僅1米，最深處達到7米。我們以勘探Ⅰ區為例，發現的坦坡南北長25、東西寬17.5、距地表深度2.8～6米。根據測量，由土堤壩中部，即坦坡起點到坦坡結束點長度為20、深度為6、坦坡長17.5米，計算后的結果也基本接近于靳輔消浪坦坡設計的1：8的比例。

圖七//洪澤湖大堤第一勘探地點坦坡平、剖面圖

圖八//順黃壩遺址2012年發掘揭示的碎石坦坡

圖九//順黃壩遺址2009年TG1內的埽工、篾纜與樁橛

順水堰（又稱“七堡石工”）的坦坡也筑于土堤壩北側，廢黃河南岸，發掘揭示出總長28、寬4、高0.5米，其堆砌方式與順黃壩北側的碎石坦坡相似。此外，我們經過勘探，在土堤壩與廢黃河之間除局部區域被破壞僅存零星碎石外，其余都有石工分布。石工整體呈彎曲狀，總長約1500米，寬度在5～15米之間，距地表深度不等，基本在1～2.5米之間。石工都是碎石堆砌而成，埋藏情況與發掘情況基本相同。

（三）埽工技術

埽工是主要用樹枝、秸稈、草和土石等卷制扎捆而成的水工構件，其中單個的埽稱為捆或埽由，多個埽疊加連接構成建筑物稱為埽工。由于埽具有良好的柔韌性，易適應水下復雜的地形（尤其是軟基），在多沙河流上使用十分普遍，它是我國古人適應生產力水平低下的情況而發明創造出的一種治河技術?！霸缙诘能９しQ作茨防。茨是蘆葦、茅草類植物。最早談到茨防應用的是齊國稷下先生慎到。埽工正式得名是在北宋初年，那時埽工已成為黃河修防的主要工程措施。宋代以后直至民國年間，埽工都是堵口和護岸的主要工程形式?！保?3］

埽工的固定方式一般有兩種，一是用長木樁貫穿埽體，直插河底；二是用繩索將埽體固定在事先埋于堤上的樁橛。

埽工在清口水利樞紐的各類堤壩上（主要有順黃壩遺址、御壩遺址、順水堤遺址、里運河堤等）發現較多，根據考古勘探與發掘的情況，埽工一般鋪設在土筑堤壩的迎水面，與碎石坦坡一起構成護岸與搶險堵口的防護措施。

乾隆年間總河薩載修筑順黃壩，由于其直面黃河，土筑堤壩難以承受經年累月的沖刷，于是人們在迎水面不斷地鋪設大量埽工來保護土堤。從2008年至2012年，我們先后對順黃壩進行過五次發掘，都發現了較多的埽工遺跡。

2009年順黃壩遺址在TG1內共清理出11層埽工，整體呈由西南向東北傾斜狀。埽工薄厚不等，最厚達150厘米，最薄僅6厘米，埽工與黃砂土相互疊壓，交互出現。其中，第10層埽工西側在頂層黃砂土下開始出現，并有南北向三根木樁插入埽體與黃土，向下有一層黃土，再向下又是埽工并有三根木樁直立釘在埽工上，與之對應的西側又有三組木樁，每組兩根相互交叉。在第一層木樁東側（與其相對面）揭示出5根草繩（文獻中稱“篾纜”）斜鋪在第7層埽工上，這二者之間空間較大，是一整捆埽工，也就是捆扎第6層埽工，可以辨認出當時篾纜是系在這三根木樁上面用以捆扎好埽體后投入河里堵口的。另外，探溝北側與蔑纜在同一高度有一根木樁，略向東南傾斜，我們認為這根木樁就是用來捆綁篾纜的堤上樁橛。這些情況與文獻中關于埽工的固定方式相一致（圖九）。

2012年在TG1內揭示的埽工，由南向北地勢呈傾斜狀，埽工共清理出6層，其中第②層長9、寬0.38～0.57、厚0.01米，依據南高北低的地勢順勢鋪下，與文獻中描述的“卷?！笔窒嗨?。在埽工前面即北側另有碎石。由于埽工材料極易腐朽，埽前陡立，一經大溜淘刷，往往數段埽工同時塌陷。乾隆后期開始在埽前拋石，由于拋石外坡較緩，含沙水流灌入拋石體縫隙，“黃水泥漿灌入，凝結堅實，愈資鞏固”［14］。埽工與拋石結合使用，無疑對黃河大溜的沖刷起到了雙重保險的作用（圖一○）。

三、結語

淮安運河源遠流長，清口水利樞紐工程曾經是運河上最重要的節點之一。隨著歷史變遷與社會的發展，特別是現代水利建設中工程材料的根本性改變，曾經大量使用的建筑材料與水工技術都已棄之不用，致使其逐漸失去原有的功能而成為了歷史遺產，但諸如潘季馴的“束水攻沙”思想在治理黃河等多沙河流的防洪和排澇等方面至今仍有十分重要的借鑒意義。

圖一〇//順黃壩遺址2012年TG1內的埽工

［1］中國文化遺產研究院大運河淮安段遺產本體調查方法研究課題組：《大運河清口樞紐工程遺產調查與研究》，文物出版社2012年，第174頁。

［2］［13］周魁一：《中國科學技術史·水利卷》，科學出版社2002年，第279，331、332頁。

［3］清·李世祿：《修防鎖志》卷一三，水利珍本叢書本，第227頁。

［4］［7］清·徐端：《安瀾紀要》卷上，第58、61頁。

［5］清·嵇曾筠：《石工說》，賀長齡等《清經世文編》卷一○三，中華書局1992年，第2509頁。

［6］明·宋應星：《天工開物》卷中，岳麓書社2002年，第260頁。

［8］清·李世祿：《修防鎖志》卷一二，水利珍本叢書本，第233頁。

［9］清·章晉墀、王喬年：《河工要義》，光緒三十四年，永定河工研究所鉛印本，第49頁。

［10］清·靳輔：《靳文襄公奏疏》卷一《經理河工第三疏》，文淵閣四庫全書本，臺灣商務印書館1983年，第462頁。

［11］清·靳輔：《治河要論》，《清經世文編》第三冊卷九八，中華書局1992年，第2403頁。

［12］王英華：《洪澤湖——清口水利樞紐的形成與演變：兼論明清時期以淮安清口為中心的黃淮運治理》，中國書籍出版社2008年，第91頁。

［14］清·黎世序：《復奏碎石坦坡情形疏》，《清經世文編》卷一○二，中華書局1992年，第2495頁。

（責任編輯：劉興林；校對：張平鳳）

Water Engineering Technologies in the Ming and Qing Dynasties: The Qingkou Water Project in Huai’an，Jiangsu,as an Example

QI Xiao-dong
(Huai’an Municipal Museum,Huai’an,Jiangsu,223001)

From 2008 to 2013,Huai’an Municipal Museum conducted investigations and excavations on the Ming and Qing water engineering sites including the ancient canals and dams located within Huaiyin’s Matou township and Hongze county,outlining a picture of the water engineering technologies and skills of the time.The Qingkou water project on the Grand Canal is a flood-prevention system only seen in China, which used the earthen dam as the basic solution and was facilitated with a complete flood-prevention system and conservation mechanism.Extra preventive measures were applied on the most risking sections.The civil engineering technologies and the masonry and fascine skills reflected in the Qingkou project are in accordance with what were recorded in historical literature,and are still serving as a great reference.

the Ming and Qing dynasties;Huai’an;Qingkou water project;water engineering technologies

K871.45；K871.49；K878.4

A

2015-10-29

祁小東（1982—），男，江蘇省淮安市博物館館員，主要研究方向：淮安地區歷史與考古。