浙江文化里的科学⑦ | 京杭大运河：浩大工程，流淌千年的科技智慧|京杭大运河|京杭运河|淮河|漕运|黄河

打开中国地图，我们会发现，由于地势西高东低，东部的大江大河几乎都是从西向东流淌，唯有一条河以南北走向逐个“贯穿”了海河、黄河、淮河、长江、钱塘江等，它就是长达1794千米的京杭大运河。

2014年，京杭大运河与隋唐大运河、浙东运河共同组成的“中国大运河”，作为全球开凿时间最早、使用时间最久、空间跨度最大的运河被列入世界遗产名录。而在《国际运河古迹名录》中，中国大运河还被列为世界上“具有重大科技价值的运河”。

这样浩大的工程，何以伟大？底气来自于流淌千年的科技智慧。

中国京杭大运河博物馆开展“运河十二时辰　运河十二人生”系列研学活动

闯过“三大科技难关”

京杭大运河登上历史舞台

公元1279年，元灭南宋，定都北京。中国古代大一统王朝的都城第一次北移至燕山脚下。富庶江南远在千里之外，如何供养大都？

前朝统治者似乎早已给出答案。隋炀帝时期，贯通了以洛阳、长安为中心连接南北的隋唐大运河，水路运输远比陆路高效，被称为“漕运”。如果截弯取直，修建从江南到北京的运河，将不再需要绕行洛阳，可以直达元朝大都。

然而，想法很美，事实却很残酷。修建者发现，至少要闯过“三大科技难关”。

第一关是地势。北京到天津段以及山东到江苏段，均存在数十米地势落差，水源会流走，行船也有危险。为此，人们在沿途设置了数十座船闸，交替启闭，形成梯级船闸，帮助船只向上翻越高点或向下渡过急流河段。而在地势低平的河段，比如河北沧州段，设置数百个弯道，拉长河水的滞留时长，以此消减从高处奔流而来的水势，人称“三弯抵一闸”。

京杭大运河纵剖面高差示意图

梯级船闸的多媒体展示

第二关是水源。江南水源充沛，华北平原相对干燥少雨，地势原因又无法从南借水。于是，各地开始因地制宜。在北京，元代杰出水利专家郭守敬沿北京西北部山麓修建水渠，汇聚白浮泉等诸多泉水和溪水，最终抵达漕运终点积水潭，才得以有水源向南方流淌，史称“白浮泉引水工程”。

第三关是穿河。京杭大运河与五大水系交叉，其中包括黄河。元至清代的大部分时间，黄河并非像如今这样穿越山东入海，而是在江苏夺取淮河河道入海，巨量泥沙堆高了河床。为防止“穿河”时河水倒灌，人们在黄河和运河之间设立大坝阻隔，过船之时或靠人、畜拉动“越堰”，或转由陆路搬至前面的船上。人们还筑起高家堰，拦蓄淮河清水，再让水流进较窄河道，“蓄清刷黄”“束水攻沙”减轻黄河泥沙淤积，造就了中国第四大淡水湖“洪泽湖”。

当然，修河难题远不止三个，还包括修建各种堤坝、用于分流洪水的“减河”等。解决了一系列科学技术上的难关后，京杭大运河才真正登上历史舞台。

元代京杭大运河示意图

现代科技手段加持

古老运河焕发时代新风貌

说起中国大运河，很多人会想到隋炀帝杨广。其实，早在公元前486年，吴国为北上争霸，已经开凿了邗沟，连通了长江和淮河，大运河已奔流2500多年。

自这条大河诞生起，大自然从未放弃夺回领地，缺水、淤塞、洪涝、改道……意外总是不时到来，“一夫大呼，万橹俱停；一舟遭触，数舟并坏”。同时，维护大运河运行的成本高昂，“藉此为衣食者，不啻数百万人”，养活运维大军并不容易。

公元1901年，清政府宣告停止漕运，千年漕运史合上了最后一页。运河沿线百业凋零、人口锐减，许多河段垃圾遍地、臭气难闻。

庆幸的是，千年水运，生生不息。如今，古老运河得到了前所未有的保护和利用，焕发时代新风貌。

中国京杭大运河博物馆第二展厅“因河而兴　大运河与杭州城的故事”

今年11月4日，“京杭运河浙江段智慧建管养科技示范工程”验收会在杭州举行。该项目历经近3年努力，深入探索了“5D-BIM航道智慧建设”“航道数字孪生建造”“基于BIM的船闸数字化管养技术”三大技术，成功打造出一套可复制、可推广的航道智慧化与数字化技术体系成果。

此外，沿线各大博物馆纷纷建成，铭记并诉说着运河的前世今生。“那幅长达26米的画卷，是清代《京杭运河漕运勘舆图卷》，可以理解为古代交通‘导航图’。”中国京杭大运河博物馆讲解员刘素丹告诉记者，该馆于2006年10月1日建成并免费开放，是国内第一家以运河文化为主题的专题博物馆，“经过去年的提升改造，运用多媒体技术等展示手段，带来沉浸式的参观体验，欢迎海内外的游客来博物馆逛一逛，‘一眼千年’感受大运河的古韵和新生。”

中国京杭大运河博物馆讲解员刘素丹（右）为记者介绍京杭大运河相关情况

专家访谈

浙江省大运河文化研究院执行院长孙福轩：

科技加持，大运河“活”起来

大运河对我们而言，究竟意味着什么？该如何保护、传承和利用好大运河？浙大城市学院教授、浙江省大运河文化研究院执行院长孙福轩，做客本期“浙江文化里的科学”。

问

现在，我们为何总是说大运河是“人民的运河”？

答：从古至今，帝王权贵、文人墨客、外国使臣皆通过运河游历。意大利旅行家马可·波罗在游记中详尽描述了元代运河的恢弘壮丽。清朝皇帝康熙、乾隆通过运河下江南，留下家喻户晓的传奇故事。大运河更是滋养着两岸百姓，一座座运河城市从沉寂到崛起、从闭塞到开放。

水脉连着文脉，运河润泽百姓。大运河是一部工程技术、地理水文、社会生活的百科全书。民众普遍参与，才能让大运河水路更繁忙，文路更昌盛。

问

为什么说京杭大运河是人类历史上最伟大的水利工程？

答：俯瞰中国地图，长城和大运河两大“超级工程”，在大地上书写出一个“人”字。长城是一撇，大运河是一捺，长城是骨架，大运河是血肉，共同勾勒出中华民族历史的长度、沟通的宽度、发展的厚度。

其中，京杭大运河全长1794公里，是苏伊士运河的9倍，是巴拿马运河的22倍，因此，京杭大运河是全球里程最长、工程量最大的古运河，跟长城、坎儿井并称为“中国古代三大工程”。

如此浩瀚的工程，在技术落后的古代，要付出的代价远超当下。它创造性地将零散分布的、不同历史时期的区间运河连通为一条统一建设、维护、管理的人工河流，催生了众多因势利导的工程实践，实现了南北资源的大跨度调配，代表了农业文明时代人类非凡创造力的杰出成就。直到今天，中国大运河仍发挥着重要的交通和水利功能，是“流动的文化”。

值得一说的是，杭州因运河而兴，大运河杭州段是唯一同时保存有三条河道（隋唐大运河、京杭大运河、浙东运河）部分遗存的重要段落。