“他們義務(wù)完成的工作，對良渚申遺是關(guān)鍵時刻的雪中送炭，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)隊王寧遠7月15日在朋友圈發(fā)了一篇《寫給河海大學(xué)良渚團隊》，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)與堤壩工程重點實驗室在良渚古城成功申遺中的貢獻被公眾所了解。
他們的工作向世界揭示了一個令人震驚的事實：早在5000年前，中國良渚的水利工程技術(shù)是當(dāng)時世界上最先進的。王寧遠說：“網(wǎng)友調(diào)侃當(dāng)今的中國是‘基建狂魔’，因為中國正在不斷建設(shè)超級工程并刷新世界紀錄。其實早在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)?！?/p>
超級工程，改寫中國和世界水利史
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、塘山長堤共11條水壩，它們控制和影響的流域面積超過100平方公里，不僅把中國水壩的歷史往前推進了1000多年，也改寫了世界水利史。
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月的研討會上，國內(nèi)頂級水利專家仍然不敢相信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)控如何實現(xiàn)？會不會是城墻或地基？會不會是抵擋海潮的堤防……太多的疑問等待科學(xué)研究拿出有說服力的證據(jù)。
河海團隊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，河海團隊來到現(xiàn)場。“站在小山包上面對山谷張開雙臂，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，可以充分感受到我們祖先的聰明才智?！焙雍F隊外援、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)時的情形時說。從那一天起，河海團隊在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)。出于對水資源的管理，良渚先民們在三個區(qū)域修筑了11條水壩，整個水利系統(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為“谷口高壩”。其中東高壩（崗公嶺、老虎嶺和周家畈）攔蓄出庫容為1310萬立方米的水庫，西高壩（秋塢、石塢和蜜蜂壟）攔蓄出庫容為34萬立方米的水庫；古城西側(cè)三四公里外的平原弧丘間，有4條水壩（獅子山、鯉魚山、官山和梧桐弄），因所處位置較低被稱為“平原低壩”；古城北側(cè)大遮山腳下有兩條平行的東西向長壩，現(xiàn)存長度達5公里，是水利系統(tǒng)中體量最大的，被稱為塘山長堤。平原低壩和塘山長堤形成的水庫容量達3290萬立方米。
經(jīng)過精確測算，所有壩體的土方量總計為288萬立方米，按每立方米土的開挖、運輸、填筑需要3個人工計算，建筑全部11條壩體大約需要860萬個人工；若由1萬人來建造，大約需要連續(xù)不斷工作兩年半，如果以每年農(nóng)閑時間有100天參與建設(shè)，1萬人完成水利系統(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)工程量總計約1005萬立方米），則需要幾十年時間。在5000年前，只有一個強盛的國家，才能進行這么復(fù)雜的規(guī)劃設(shè)計，才能調(diào)動這么多的人力、物力持續(xù)進行工程建設(shè)，并完成后勤保障。
河海團隊的研究為良渚古城申遺提供了堅實的學(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)合國教科文組織。在距離遺產(chǎn)評估專家到現(xiàn)場考察不足一個月時，國際古跡遺址理事會（ICOMOS）忽然來函要求提供關(guān)于良渚水利系統(tǒng)和中國古代水利工程方面的專門資訊，河海團隊臨危受命，為ICOMOS專家做了兩場水利系統(tǒng)研究專題匯報，并在河海大學(xué)土木與交通學(xué)院和浙江省考古所聯(lián)合建立的實驗室中進行了筑壩技術(shù)原理演示。聽完匯報，考察專家麗瑪·胡賈女士說：“我沒有任何問題了?！?br>
不可思議，規(guī)劃之精密刷新專家認識
“說到大壩，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?！壁w曉豹說，“我們總覺得5000年前人類的技術(shù)還很原始，但這套水利設(shè)施的規(guī)劃設(shè)計和建造工藝刷新了我們的認識?！?/p>
碳14測年顯示，水利系統(tǒng)與良渚古城內(nèi)重要建筑的建設(shè)時間是基本一致的，也就是說，二者是被通盤考慮、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，溪滿成災(zāi)，直到今天該地區(qū)的西險大塘還是杭州市抗洪排險的重點區(qū)域。研究發(fā)現(xiàn)若缺少外圍水利系統(tǒng)，來自北方大遮山和西北山谷的洪水將對古城及附近遺址帶來較大的沖擊，尤其是大遮山下的塘山長堤中段，對古城防洪具有重要作用。
同時，蓄水也是水壩的基本功能。良渚人筑壩時，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，而壩殼則起到保護和支持壩體穩(wěn)定的作用。取樣試驗表明，這種壩體的滲透系數(shù)大約為10-5~10-7cm/s，這是一個驚人的數(shù)字，因為它達到了現(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通道。水利系統(tǒng)建成后，形成了上下游兩級水庫，其中下游水庫的水面正好抵達上游高壩的坡腳，配合原有河道和水域，就形成了從古城到下游庫區(qū)再到高壩以北3公里遠的運輸通道。良渚人沒有發(fā)明輪子，古城四周的水城門多達8個，而陸城門只有1個，佐證了當(dāng)時的交通運輸主要依賴竹筏和獨木舟進行水運。當(dāng)時運輸?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米長的大木料，另外古城的河道采用了大量木料護坡，這些木材應(yīng)該是從山里采伐后運來的——今天我們?nèi)匀豢梢韵胂窆懦莾?nèi)外舟楫往來的繁忙景象。
“我們認為良渚水利系統(tǒng)還有灌溉功能，因為下游水庫的鯉魚山、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)時很可能存在稻田，而它們都處于低壩庫區(qū)的下游，可以通過引水實現(xiàn)自流灌溉?！痹∑秸f，“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，都需要穩(wěn)定的供水?！?br>
了解水利的人都知道，修筑土壩時一定要留出溢洪道，當(dāng)洪水過大時可從溢洪道泄流，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，在水庫東側(cè)發(fā)現(xiàn)一個海拔28.9米的山谷隘口。水力計算表明，當(dāng)隘口水位為30米時，隘口的泄洪能力大于計算出的最大洪峰流量，完全可以保障水壩安全無虞。如果壩體低于隘口會造成壩頂溢流潰壩，壩體過高則會浪費人力、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測年表明，良渚古城和水壩的始建時間均在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，也就是說良渚先民剛在這里站穩(wěn)腳跟，就開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288萬立方米，蓄水總量則達到4600萬立方米，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)準來衡量，良渚水利系統(tǒng)也是非常高效的。最遠的壩體與古城間的直線距離約11km；高壩與低壩間距離達3.5km；塘山長堤距離古城最近，約在城北2km處，整個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控制壩體的高程？
在修筑水壩的過程中，良渚先民大量使用一種被稱為草裹泥的工藝。先民們在沼澤地上取土，然后用茅荻包裹土塊，再用竹蔑進行綁扎固定，最終以縱橫交錯的方式進行堆筑。實驗表明，通過草裹可以提高泥土的強度達6倍，而縱橫交錯堆砌的承載力是順縫擺放的2倍，這種工藝相當(dāng)于現(xiàn)代抗洪搶險時的沙包或土工袋，可見良渚人對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，水利系統(tǒng)仍然在正常發(fā)揮功能。王寧遠告訴記者，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，其中一種認為原因是當(dāng)時發(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，它們來自長江入?？?，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，直到2000年后的商代，人們?yōu)榱伺潘诿鄯鋲派贤诰蛄藴喜郏钡?000年后的今天，石塢攔出的湖邊人們開起了農(nóng)家樂，塘山長堤的北側(cè)仍然有被水壩攔蓄成的長慶湖。
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)達的水利系統(tǒng)。那么，良渚先民們究竟用什么方法進行測繪和計算？他們這種成熟的規(guī)劃、設(shè)計和施工能力又從何而來？中華文明的創(chuàng)造密碼和原始基因也許就蘊藏在這些水壩中。
交匯點記者 王宏偉 實習(xí)生 王晰
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“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，中國社會科學(xué)院考古學(xué)家夏鼐，依照考古慣例按發(fā)現(xiàn)地點“良渚” 命名此處古老文化為良渚文化。
1986年，中國考古界迎來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，發(fā)現(xiàn)大量珍貴的隨葬品文物，尤其是12號墓，墓里出土一件重達6.5公斤的玉琮堪稱國寶級文物，是第一批被限制出境的國家一級文物。
2007年，2007年，良渚古城的發(fā)現(xiàn)和確認，標(biāo)志著良渚遺址進入都邑考古新階段，被學(xué)術(shù)界稱為“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)治者居住和活動的宮殿區(qū)。
2012年確認良渚古城外郭城，證實古城外部存在一個由扁擔(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)，是中國古代都城三重結(jié)構(gòu)的濫觴。
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，確認了良渚古城外圍存在一個由11條壩體構(gòu)成的龐大的水利系統(tǒng)，控制范圍達100平方公里，距今已有5000余年，具有防洪，運輸和灌溉等綜合功能，是中國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，通過近10年的勘探和發(fā)掘，確認良渚古城內(nèi)的河道水網(wǎng)體系，以及宮殿區(qū)、王陵區(qū)、倉儲區(qū)和作坊區(qū)的功能布局。結(jié)合對古城周圍的專項鉆探調(diào)查，證實良渚古城的外郭城以內(nèi)沒有稻田，城內(nèi)居民主要是貴族和玉器、石器、漆木器、骨器等各類手工業(yè)者，證實良渚古城具有明確的城市功能，良渚時代產(chǎn)生了明確的城鄉(xiāng)分野。
通過勘探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。通過系統(tǒng)的碳14測年，結(jié)合地層學(xué)、類型學(xué)等手段，對良渚古城系統(tǒng)的營建和使用年代有了基本了解，證實良渚古城各子系統(tǒng)中，最早營建水利設(shè)施和莫角山宮殿、反山王陵、瑤山祭壇等，其次營建內(nèi)城墻，最后營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)計和建設(shè)的研究提供了資料。
編輯: 馮圓芳
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