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

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。

中国京杭大运河博物馆一处曲面大屏

问

保护与开放，如何与人居环境科学结合？

答：自大运河国家文化公园（浙江段）2020年启动建设以来，浙江相继建成浙东运河博物馆等一批标志性文化项目，沿线江南古镇集群、历史文化街区形成规模效应，大运河文化遗产“活”了起来。

拱宸桥畔的桥西历史文化街区，至今仍有保存完整的清末民初沿河民居建筑以及大量近现代工业遗存，321户运河人家枕河而居，133家各业态商户繁华依旧。而这两年，因废旧和时尚“反差萌”的小河公园爆红，原本废弃的老油库成了热门打卡点。

浙江对大运河文化遗产的保护，非常重视与城市的有机更新结合起来，与人居环境改善结合起来。在浙江，大运河正带动着城市的活力与复兴，为民所用，造福于民。

来源：潮新闻、省科协科普部

责编：叶　扬

美编：郑娜莉

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