京杭大运河,沿用隋唐大运河,改道并裁弯取直,全长1794公里,是世界上里程最长、工程最大的古代运河,与长城、坎儿井并称为中国古代的三项伟大工程,并且使用至今。
京杭大运河是人工河道,流淌2500年,经历了三个阶段:春秋吴国为伐齐国而开凿邗沟,隋朝时隋炀帝开凿贯通并大幅度扩修改建至都城洛阳且连涿郡,元朝翻修时弃洛阳而取直至北京。
大运河南起余杭(今杭州),北到涿郡(今北京),途经今浙江、江苏、山东、河北四省及天津、北京两市,贯通中国的海河、黄河、淮河、长江、钱塘江五大水系。
京杭大运河穿越过程并非简单地“交汇”,而是通过一系列精妙的工程设计,解决了水位差、泥沙淤积、河流改道等世界级难题。核心在于梯级船闸系统和因地制宜的枢纽工程。
穿越长江
京杭大运河与长江的交汇处有两个主要节点:
一是江苏省镇江市谏壁口,这里是现代京杭运河直通长江的船闸枢纽,也是苏南运河唯一直接连通长江的通道;
二是江苏省扬州市瓜洲古渡,这是历史上大运河下游的入江口,与镇江隔江相望,现在还保留着古渡遗迹。
大运河与长江的交汇,形成了独特的“L”形或“T”形交汇,而非严格的十字交叉。船只从江北的扬州六圩河口进入长江,顺江向东航行约15公里,再从镇江谏壁口进入江南运河,继续南下。这种设计充分利用了长江的水流,为航船提供助力。
这种“借江行船”的方式,巧妙地利用了长江自西向东的水流,减少了逆流航行的阻力。为解决长江与运河之间的水位差,两岸均设有大型船闸。例如,镇江的谏壁船闸和扬州的邵伯船闸,通过调节闸室内水位,使船只能够平稳地从一个水系“爬升”或“下降”到另一个水系。
此外,新中国成立后,大运河改道新航道,从六圩进入长江,这里也成为了核心交汇点之一。
穿越黄河
黄河,发源于青藏高原巴颜喀拉山北麓的约古宗列盆地,自西向东分别流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、陕西、河南及山东9个省(自治区),最后在东营市垦利区 流入渤海,全长约5464千米。
1855年黄河在铜瓦厢决口,改道山东入海,直接截断了京杭运河山东段,导致漕运中断。此后,运河在山东东平湖附近与黄河相交,但长期无法通航。
如今大运河穿越黄河,最大障碍是“地上悬河”,河床远高于运河,且泥沙含量极高,历史上多次导致运河淤塞或倒灌。
如今,黄河以南的运河已全线通航,但黄河以北段因水位差和泥沙问题仍受阻。
为实现大运河全线通航,大运河穿越黄河,专家有三个方案:
船闸方案:
灵渠陡门作为早期船闸雏形比巴拿马运河船闸早2000余年。考古发现显示唐代长安闸已采用复式船闸结构,运河船闸是由北宋淮南转运副使乔维岳于984年发明的航运设施,该技术经北宋发展为包含蓄水澳的复闸系统,南宋时期京口闸等工程形成五闸门与蓄水设施联动的综合功能体系。
如今的船闸方案,在黄河南岸建设入黄船闸,使运河水位略高于黄河水位,防止黄河水倒灌,同时通过多级船闸实现船只的升降。此方案技术成熟,成本相对较低,是当前最被看好的方案。
隧道方案:在黄河河床下约70米深处开凿双洞隧洞,让运河水流经隧洞穿越黄河。此方案虽能避免与黄河水体直接接触,但工程地质条件复杂(河床为松软沙层),且通航隧洞需满足采光、通风、安全等极高要求,技术难度和成本巨大,目前尚无成熟应用。
渡槽方案:在黄河上方建设高架渡槽,让运河水流经渡槽跨越黄河。此方案需跨越300-500米宽的黄河,工程量和造价极高,目前仅为理论探讨。