良渚國(guó)家考古遺址公園鳥(niǎo)瞰圖 良渚管委會(huì)供圖 “他們義務(wù)完成的工作,對(duì)良渚申遺是關(guān)鍵時(shí)刻的雪中送炭,是救了我們一把?!闭憬∥奈锟脊潘芯繂T、良渚古城外圍水利系統(tǒng)考古領(lǐng)隊(duì)王寧遠(yuǎn)7月15日在朋友圈發(fā)了一篇《寫(xiě)給河海大學(xué)良渚團(tuán)隊(duì)》,讓良渚古城外圍水利考古的幕后英雄、河海大學(xué)巖土力學(xué)與堤壩工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在良渚古城成功申遺中的貢獻(xiàn)被公眾所了解。 他們的工作向世界揭示了一個(gè)令人震驚的事實(shí):早在5000年前,中國(guó)良渚的水利工程技術(shù)是當(dāng)時(shí)世界上最先進(jìn)的。王寧遠(yuǎn)說(shuō):“網(wǎng)友調(diào)侃當(dāng)今的中國(guó)是‘基建狂魔’,因?yàn)橹袊?guó)正在不斷建設(shè)超級(jí)工程并刷新世界紀(jì)錄。其實(shí)早在5000年前,比大禹治水還要早1000年左右,中華大地上就有一群‘基建狂魔’,他們不但修建了宏偉的良渚古城,還修建了龐大的古城外圍水利系統(tǒng)。” 超級(jí)工程,改寫(xiě)中國(guó)和世界水利史 外圍水利系統(tǒng)被列為良渚古城申遺的重要內(nèi)容,包括谷口高壩、平原低壩、塘山長(zhǎng)堤共11條水壩,它們控制和影響的流域面積超過(guò)100平方公里,不僅把中國(guó)水壩的歷史往前推進(jìn)了1000多年,也改寫(xiě)了世界水利史。 這完全超出了學(xué)術(shù)界的預(yù)期,即使這套水利在30多年間被逐步了解和考古發(fā)掘之后,在2016年3月的研討會(huì)上,國(guó)內(nèi)頂級(jí)水利專(zhuān)家仍然不敢相信5000年前良渚先民竟然在幾十平方公里的范圍內(nèi)規(guī)劃、建設(shè)了一個(gè)如此龐大的水壩群。它們可以為古城防洪嗎?溢洪道在哪里?蓄水、排水和調(diào)控如何實(shí)現(xiàn)?會(huì)不會(huì)是城墻或地基?會(huì)不會(huì)是抵擋海潮的堤防……太多的疑問(wèn)等待科學(xué)研究拿出有說(shuō)服力的證據(jù)。 外圍水利系統(tǒng)分布圖 河海團(tuán)隊(duì)就是在這樣的背景下參與了良渚水利系統(tǒng)與工程技術(shù)研究。2016年11月,河海團(tuán)隊(duì)來(lái)到現(xiàn)場(chǎng)?!罢驹谛∩桨厦鎸?duì)山谷張開(kāi)雙臂,右臂指向崗公嶺水壩,左臂指向老虎嶺水壩,兩道壩在山兩側(cè)拉出一條筆直的線,想象著5000年前的水庫(kù),可以充分感受到我們祖先的聰明才智?!焙雍F(tuán)隊(duì)外援、南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院副教授趙曉豹回憶當(dāng)時(shí)的情形時(shí)說(shuō)。從那一天起,河海團(tuán)隊(duì)在3年里走遍了與水壩相關(guān)的每一座山,調(diào)研了周邊1000多平方公里的水文與地質(zhì)情況,逐漸破解了良渚水利工程之謎。 展開(kāi)示意圖,河海大學(xué)土木與交通學(xué)院教授袁俊平告訴記者,良渚古城處于一個(gè)C形區(qū)域中,三面環(huán)山,只有東面朝向杭嘉湖平原,加之水網(wǎng)密布,既安全又適宜稻作生產(chǎn)。出于對(duì)水資源的管理,良渚先民們?cè)谌齻€(gè)區(qū)域修筑了11條水壩,整個(gè)水利系統(tǒng)在良渚古城北部和西北部形成面積約13平方公里的儲(chǔ)水面,其中古城西北方的群山中有6條水壩分為東西兩組,位于谷口控扼兩條水道,因所處位置較高被稱(chēng)為“谷口高壩”。其中東高壩(崗公嶺、老虎嶺和周家畈)攔蓄出庫(kù)容為1310萬(wàn)立方米的水庫(kù),西高壩(秋塢、石塢和蜜蜂壟)攔蓄出庫(kù)容為34萬(wàn)立方米的水庫(kù);古城西側(cè)三四公里外的平原弧丘間,有4條水壩(獅子山、鯉魚(yú)山、官山和梧桐弄),因所處位置較低被稱(chēng)為“平原低壩”;古城北側(cè)大遮山腳下有兩條平行的東西向長(zhǎng)壩,現(xiàn)存長(zhǎng)度達(dá)5公里,是水利系統(tǒng)中體量最大的,被稱(chēng)為塘山長(zhǎng)堤。平原低壩和塘山長(zhǎng)堤形成的水庫(kù)容量達(dá)3290萬(wàn)立方米。 經(jīng)過(guò)精確測(cè)算,所有壩體的土方量總計(jì)為288萬(wàn)立方米,按每立方米土的開(kāi)挖、運(yùn)輸、填筑需要3個(gè)人工計(jì)算,建筑全部11條壩體大約需要860萬(wàn)個(gè)人工;若由1萬(wàn)人來(lái)建造,大約需要連續(xù)不斷工作兩年半,如果以每年農(nóng)閑時(shí)間有100天參與建設(shè),1萬(wàn)人完成水利系統(tǒng)建造需要近9年,綜合考慮古城和水利系統(tǒng)建設(shè)(良渚古城及水利系統(tǒng)工程量總計(jì)約1005萬(wàn)立方米),則需要幾十年時(shí)間。在5000年前,只有一個(gè)強(qiáng)盛的國(guó)家,才能進(jìn)行這么復(fù)雜的規(guī)劃設(shè)計(jì),才能調(diào)動(dòng)這么多的人力、物力持續(xù)進(jìn)行工程建設(shè),并完成后勤保障。 河海團(tuán)隊(duì)的研究為良渚古城申遺提供了堅(jiān)實(shí)的學(xué)術(shù)基礎(chǔ),他們的學(xué)術(shù)成果被作為申遺文本附件提交給聯(lián)合國(guó)教科文組織。在距離遺產(chǎn)評(píng)估專(zhuān)家到現(xiàn)場(chǎng)考察不足一個(gè)月時(shí),國(guó)際古跡遺址理事會(huì)(ICOMOS)忽然來(lái)函要求提供關(guān)于良渚水利系統(tǒng)和中國(guó)古代水利工程方面的專(zhuān)門(mén)資訊,河海團(tuán)隊(duì)臨危受命,為ICOMOS專(zhuān)家做了兩場(chǎng)水利系統(tǒng)研究專(zhuān)題匯報(bào),并在河海大學(xué)土木與交通學(xué)院和浙江省考古所聯(lián)合建立的實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了筑壩技術(shù)原理演示。聽(tīng)完匯報(bào),考察專(zhuān)家麗瑪·胡賈女士說(shuō):“我沒(méi)有任何問(wèn)題了?!?br/> 不可思議,規(guī)劃之精密刷新專(zhuān)家認(rèn)識(shí) “說(shuō)到大壩,人們往往想到防洪,但防洪并不是良渚人修建水壩的唯一原因,甚至可能不是主要原因,否則他們搬家就好了,那比筑壩更省事。良渚古城外圍水利系統(tǒng)更可能是為了服務(wù)古城的生產(chǎn)生活而修建的系統(tǒng)工程。”趙曉豹說(shuō),“我們總覺(jué)得5000年前人類(lèi)的技術(shù)還很原始,但這套水利設(shè)施的規(guī)劃設(shè)計(jì)和建造工藝刷新了我們的認(rèn)識(shí)。” 碳14測(cè)年顯示,水利系統(tǒng)與良渚古城內(nèi)重要建筑的建設(shè)時(shí)間是基本一致的,也就是說(shuō),二者是被通盤(pán)考慮、統(tǒng)一規(guī)劃的。那里所在的天目山系是浙江省最大的暴雨中心,每到雨季常常山洪泛濫,溪滿(mǎn)成災(zāi),直到今天該地區(qū)的西險(xiǎn)大塘還是杭州市抗洪排險(xiǎn)的重點(diǎn)區(qū)域。研究發(fā)現(xiàn)若缺少外圍水利系統(tǒng),來(lái)自北方大遮山和西北山谷的洪水將對(duì)古城及附近遺址帶來(lái)較大的沖擊,尤其是大遮山下的塘山長(zhǎng)堤中段,對(duì)古城防洪具有重要作用。 同時(shí),蓄水也是水壩的基本功能。良渚人筑壩時(shí),通常在壩體內(nèi)填筑淤泥和草裹淤泥,壩體外側(cè)用黃色粘土作為壩殼。這一結(jié)構(gòu)類(lèi)似于現(xiàn)代的粘土心墻壩,心墻起防滲作用,而壩殼則起到保護(hù)和支持壩體穩(wěn)定的作用。取樣試驗(yàn)表明,這種壩體的滲透系數(shù)大約為10-5~10-7cm/s,這是一個(gè)驚人的數(shù)字,因?yàn)樗_(dá)到了現(xiàn)代工程中防滲材料的要求。 這些水壩也形成了完整的航運(yùn)通道。水利系統(tǒng)建成后,形成了上下游兩級(jí)水庫(kù),其中下游水庫(kù)的水面正好抵達(dá)上游高壩的坡腳,配合原有河道和水域,就形成了從古城到下游庫(kù)區(qū)再到高壩以北3公里遠(yuǎn)的運(yùn)輸通道。良渚人沒(méi)有發(fā)明輪子,古城四周的水城門(mén)多達(dá)8個(gè),而陸城門(mén)只有1個(gè),佐證了當(dāng)時(shí)的交通運(yùn)輸主要依賴(lài)竹筏和獨(dú)木舟進(jìn)行水運(yùn)。當(dāng)時(shí)運(yùn)輸?shù)奈镔Y主要有木料、石料和玉料等,在莫角山宮殿區(qū)東側(cè)的河道中發(fā)現(xiàn)了3根18米長(zhǎng)的大木料,另外古城的河道采用了大量木料護(hù)坡,這些木材應(yīng)該是從山里采伐后運(yùn)來(lái)的——今天我們?nèi)匀豢梢韵胂窆懦莾?nèi)外舟楫往來(lái)的繁忙景象。 “我們認(rèn)為良渚水利系統(tǒng)還有灌溉功能,因?yàn)橄掠嗡畮?kù)的鯉魚(yú)山、前村畈、橫堂山等處壩下的土層中發(fā)現(xiàn)了高密度的水稻植硅體,這意味著上述地區(qū)在當(dāng)時(shí)很可能存在稻田,而它們都處于低壩庫(kù)區(qū)的下游,可以通過(guò)引水實(shí)現(xiàn)自流灌溉?!痹∑秸f(shuō),“此外,良渚水利系統(tǒng)還應(yīng)該具有調(diào)節(jié)水系的功能,古城位于低壩庫(kù)區(qū)的東側(cè),城內(nèi)的生活、手工業(yè)制作、城內(nèi)外的農(nóng)業(yè)灌溉和航運(yùn),都需要穩(wěn)定的供水?!?br/> 了解水利的人都知道,修筑土壩時(shí)一定要留出溢洪道,當(dāng)洪水過(guò)大時(shí)可從溢洪道泄流,以免水位上漲從壩頂溢流造成潰壩。在良渚水利工程中,先民們利用了天然山谷作為溢洪道泄洪。以東高壩為例,三條水壩的壩頂為海拔30米,在水庫(kù)東側(cè)發(fā)現(xiàn)一個(gè)海拔28.9米的山谷隘口。水力計(jì)算表明,當(dāng)隘口水位為30米時(shí),隘口的泄洪能力大于計(jì)算出的最大洪峰流量,完全可以保障水壩安全無(wú)虞。如果壩體低于隘口會(huì)造成壩頂溢流潰壩,壩體過(guò)高則會(huì)浪費(fèi)人力、物力,而目前的壩高最為科學(xué)、恰當(dāng),這表明良渚先民有高超的水利規(guī)劃能力。 未解之謎,良渚人從哪里獲得“上帝視角” 早在良渚先民出現(xiàn)在這片土地上之前,崧澤文化(距今6000年至5300年之間)就在這里留下了遺跡,考古發(fā)現(xiàn)表明,崧澤先民無(wú)力改造自然,只能住在高地上。 然而良渚人則完全不同。碳14測(cè)年表明,良渚古城和水壩的始建時(shí)間均在5000多年前的良渚文化早期,其中水壩建設(shè)持續(xù)了四五百年之久,也就是說(shuō)良渚先民剛在這里站穩(wěn)腳跟,就開(kāi)始雄心勃勃地要改天換地,單單興建莫角山宮殿區(qū),他們就把地面墊高了大約15米。 良渚水利系統(tǒng)總土方量約為288萬(wàn)立方米,蓄水總量則達(dá)到4600萬(wàn)立方米,工程量與蓄水量的比例約為1:16,即使以現(xiàn)代水利工程標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量,良渚水利系統(tǒng)也是非常高效的。最遠(yuǎn)的壩體與古城間的直線距離約11km;高壩與低壩間距離達(dá)3.5km;塘山長(zhǎng)堤距離古城最近,約在城北2km處,整個(gè)工程超出了肉眼所能看到的距離。今天我們有GPS,有遙感和測(cè)繪技術(shù),還有衛(wèi)星圖片,而良渚人從哪里獲得了“上帝視角”,使他們可以在數(shù)十平方公里的范圍內(nèi)規(guī)劃設(shè)計(jì)如此龐大和高效的水利工程? 壩體的高度同樣被控制得相當(dāng)精確。東高壩三條壩的壩頂均為海拔30米,西高壩三條壩的壩頂均為海拔40米,平原低壩壩頂均為海拔10米,它們之間被山體隔斷,那么良渚人又用什么辦法來(lái)控制壩體的高程? 在修筑水壩的過(guò)程中,良渚先民大量使用一種被稱(chēng)為草裹泥的工藝。先民們?cè)谡訚傻厣先⊥?,然后用茅荻包裹土塊,再用竹蔑進(jìn)行綁扎固定,最終以縱橫交錯(cuò)的方式進(jìn)行堆筑。實(shí)驗(yàn)表明,通過(guò)草裹可以提高泥土的強(qiáng)度達(dá)6倍,而縱橫交錯(cuò)堆砌的承載力是順縫擺放的2倍,這種工藝相當(dāng)于現(xiàn)代抗洪搶險(xiǎn)時(shí)的沙包或土工袋,可見(jiàn)良渚人對(duì)于水利工程施工已經(jīng)有了相當(dāng)深刻的了解。 直到良渚文明衰落時(shí),水利系統(tǒng)仍然在正常發(fā)揮功能。王寧遠(yuǎn)告訴記者,良渚文明為何在距今約4300年前突然衰落,學(xué)術(shù)界有不同觀點(diǎn),其中一種認(rèn)為原因是當(dāng)時(shí)發(fā)生了大洪水。研究表明,在嘉興、德清、良渚地區(qū)的廣大區(qū)域里,地層中都發(fā)現(xiàn)了一種黃粉土,它們來(lái)自長(zhǎng)江入海口,被海潮帶到杭州灣,再被沖到今天浙江杭嘉湖地區(qū)?;旌现K暮樗沽间镜貐^(qū)變成了一片鹽堿灘涂,更可怕的是這樣的大洪水反復(fù)發(fā)生,在良渚古城的低洼處形成了一兩米厚的黃粉土堆積,良渚人的家園就這樣被徹底摧毀了。良渚人撤退了,這些水壩卻留了下來(lái),直到2000年后的商代,人們?yōu)榱伺潘诿鄯鋲派贤诰蛄藴喜?,直?000年后的今天,石塢攔出的湖邊人們開(kāi)起了農(nóng)家樂(lè),塘山長(zhǎng)堤的北側(cè)仍然有被水壩攔蓄成的長(zhǎng)慶湖。 這11條水壩,是良渚人的偉大創(chuàng)造,也是5000年前世界上最發(fā)達(dá)的水利系統(tǒng)。那么,良渚先民們究竟用什么方法進(jìn)行測(cè)繪和計(jì)算?他們這種成熟的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和施工能力又從何而來(lái)?中華文明的創(chuàng)造密碼和原始基因也許就蘊(yùn)藏在這些水壩中。 交匯點(diǎn)記者 王宏偉 實(shí)習(xí)生 王晰 鏈接>>> “良渚”面世83年大事記 1936年,原浙江省西湖博物館職員施昕更等人在杭州良渚鎮(zhèn)的一處水塘里發(fā)現(xiàn)一批以黑陶為特征的史前遺存。 1959年,中國(guó)社會(huì)科學(xué)院考古學(xué)家夏鼐,依照考古慣例按發(fā)現(xiàn)地點(diǎn)“良渚” 命名此處古老文化為良渚文化。 1986年,中國(guó)考古界迎來(lái)了良渚文化研究中具有里程碑意義的重大發(fā)現(xiàn),這就是反山墓地11座墓葬的發(fā)掘。在考古現(xiàn)場(chǎng),發(fā)現(xiàn)大量珍貴的隨葬品文物,尤其是12號(hào)墓,墓里出土一件重達(dá)6.5公斤的玉琮堪稱(chēng)國(guó)寶級(jí)文物,是第一批被限制出境的國(guó)家一級(jí)文物。 2007年,2007年,良渚古城的發(fā)現(xiàn)和確認(rèn),標(biāo)志著良渚遺址進(jìn)入都邑考古新階段,被學(xué)術(shù)界稱(chēng)為“石破驚天”。良渚古城的發(fā)現(xiàn),連同此前發(fā)現(xiàn)的反山、瑤山、莫角山、塘山、文家山、卞家山等100多處遺址點(diǎn)使得這座古城的面貌初露端倪。目前已知的良渚古城是一個(gè)具有宮殿區(qū)、內(nèi)城、外城和外圍水利系統(tǒng)四重結(jié)構(gòu)的龐大都邑。從古城遺址可以隱約看到當(dāng)年恢弘的王宮和在依水而居的生活方式。其中莫角山遺址是最高統(tǒng)治者居住和活動(dòng)的宮殿區(qū)。 2012年確認(rèn)良渚古城外郭城,證實(shí)古城外部存在一個(gè)由扁擔(dān)山,和尚地,里山,高村,卞家山,楊家村,文家山等條形人工高地構(gòu)成的外郭城,面積6.3平方公里。證實(shí)良渚古城由內(nèi)而外具有宮城、內(nèi)城、外郭的完整結(jié)構(gòu),是中國(guó)古代都城三重結(jié)構(gòu)的濫觴。 良渚遺址地圖 2015年,發(fā)現(xiàn)良渚古城外圍水利工程。結(jié)合遙感(RS)和地理信息系統(tǒng)(GIS)分析手段,聯(lián)合水利學(xué)科,確認(rèn)了良渚古城外圍存在一個(gè)由11條壩體構(gòu)成的龐大的水利系統(tǒng),控制范圍達(dá)100平方公里,距今已有5000余年,具有防洪,運(yùn)輸和灌溉等綜合功能,是中國(guó)最早的大型水利系統(tǒng),也是世界最早的攔洪大壩系統(tǒng)。 2017年,通過(guò)近10年的勘探和發(fā)掘,確認(rèn)良渚古城內(nèi)的河道水網(wǎng)體系,以及宮殿區(qū)、王陵區(qū)、倉(cāng)儲(chǔ)區(qū)和作坊區(qū)的功能布局。結(jié)合對(duì)古城周?chē)膶?zhuān)項(xiàng)鉆探調(diào)查,證實(shí)良渚古城的外郭城以?xún)?nèi)沒(méi)有稻田,城內(nèi)居民主要是貴族和玉器、石器、漆木器、骨器等各類(lèi)手工業(yè)者,證實(shí)良渚古城具有明確的城市功能,良渚時(shí)代產(chǎn)生了明確的城鄉(xiāng)分野。 通過(guò)勘探15平方公里土地,新發(fā)現(xiàn)160多處遺址,使良渚遺址群的遺址點(diǎn)數(shù)量增加到近300處。 目前良渚古城及水利系統(tǒng)研究取得初步成果。通過(guò)系統(tǒng)的碳14測(cè)年,結(jié)合地層學(xué)、類(lèi)型學(xué)等手段,對(duì)良渚古城系統(tǒng)的營(yíng)建和使用年代有了基本了解,證實(shí)良渚古城各子系統(tǒng)中,最早營(yíng)建水利設(shè)施和莫角山宮殿、反山王陵、瑤山祭壇等,其次營(yíng)建內(nèi)城墻,最后營(yíng)建外郭城的基本順序,為良渚古城及水利系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)和建設(shè)的研究提供了資料。 編輯: 馮圓芳 |
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