[科普中國]-人工航道

人工航道(artificial waterway)又稱運河。是指在陸地上人工開鑿的航道?？晒┐昂叫械墓喔取⑴潘?、供水等輸水渠道也包括在內(nèi)。世界主要運河有蘇伊士運河、巴拿馬運河、基爾運河、科林斯運河、京杭大運河等。 可分兩類：一類是在天然河流上建人工建筑物，改變河流的自然狀態(tài)使適于船舶通航，稱為渠化航道；另一類是在陸域開挖航道，稱為運河。

簡介人工航道(artificial waterway)又稱運河。在陸地上人工開鑿的航道?？晒┐昂叫械墓喔?、排水、供水等輸水渠道也包括在內(nèi)。世界主要運河有蘇伊士運河、巴拿馬運河、基爾運河、科林斯運河、京杭大運河等1。

歷史中國的人工航道建設歷史悠久，開鑿于公元前506年的胥河，是世界上最古老的人工人工航道，中國現(xiàn)有記載的最早的人工航道，也是世界上開鑿最早的人工航道。秦始皇二十八年（公元前219），為溝通湘江和漓江之間的航運而開挖了靈渠。主要建于中國隋朝的京杭大人工航道是世界上最長的人工航道。

古代河流的改進和人工水道的建設，都是為了灌溉。早在西元前7世紀，亞述人便開了一條人工航道，長80公里（50哩），寬20公尺（66呎），引入淡水；前5世紀波斯鑿通尼羅河至紅海的人工航道；埃及曾於尼羅河設壩防洪，并在廣大盆地建立灌溉系統(tǒng)。前3～西元1世紀，中國開河工程給人印象更深。其實早在春秋時期，吳王夫差在揚州開鑿了人類史上第一條人工航道——邗溝，目的是溝通南北，便于向北方戰(zhàn)線運輸軍餉，這應是世界上有史書記載的最早的人工航道。另外突出的有廣西的靈渠，漢代京城長安至黃河的水道和河南省的老汴河。最引人注目的是大人工航道，610年已有960公里（600哩）通航，使谷物能從長江下游和淮河運到開封、洛陽。這些人工航道水位變化平緩，約每隔4.8公里（3哩）設一石墩或木柱閘門，用來蓄水或放水，以控制水位。12世紀，商業(yè)擴大，促進歐洲人工航道建設復興和改善。1373年荷蘭建成一座蓄水閘，設內(nèi)外閘門控制水位，這種方法在14世紀被普遍采用。中國人工航道建筑走在歐洲前面。1280～1293年，由淮安到北京的大人工航道北段建成，全長1,120公里（700哩），流經(jīng)山東丘陵地帶的一段，沿途山巒起伏，是最早的越嶺人工航道2。

通過巴拿馬人工航道的客輪19世紀出現(xiàn)了舉世聞名的3大人工航道建設，即基爾人工航道、蘇伊士人工航道和巴拿馬人工航道?；鶢柸斯ず降烙?784年在基爾灣與艾達(Eider)湖間鑿通試航，百余年后，經(jīng)過加寬、挖深和裁直，全長95公里（59哩），使從英吉利海峽到波羅的海的航程，縮短了數(shù)百哩。蘇伊士人工航道是由地中海到印度洋的通道，航程遠比繞道非洲縮短。全部工程歷時10年，於1869年11月17日正式通航，它是一條連接地中海與紅海的無閘水道，全長169公里（105哩）。人工航道竣工以來，經(jīng)不斷修繕。1954年主航道能航行吃水11.3公尺（37呎）深的大船。該河於1956年由埃及收歸國有，1967年以阿戰(zhàn)爭起，人工航道關(guān)閉，直到1975年才復航。巴拿馬人工航道是溝通大西洋和太平洋的水道，1906年采用高水位設閘的筑河方案開始施工，1914年完工。河長85公里（51.2哩），沿河航道深度最少為11.3公尺（37呎），寬91公尺（300呎）3。

中國人工航道京杭大人工航道始建于春秋時期。春秋戰(zhàn)國時期開鑿人工航道基本都是為了征服他國的軍事行動服務的。例如吳王夫差命人開鑿邗溝的直接目的是為了運送軍隊北伐齊國，公元前360年魏惠王開鑿的鴻溝，基本都是為了征服他國的軍事行動服務的。隋王朝在天下統(tǒng)一后即做出了貫通南北人工航道的決定，其動機已超越了服務軍事行動的目的，因為此時天下已統(tǒng)一。隋開人工航道有經(jīng)濟方面的動機。中國古代很長時期內(nèi)，經(jīng)濟重心一直在黃河流域，北方的經(jīng)濟比南方進步。但到魏晉南北朝時期，社會發(fā)生了深刻變化。400多年的混亂使北方經(jīng)濟受到嚴重的沖擊，與此相比，南方經(jīng)濟獲得迅猛發(fā)展，成為全國經(jīng)濟重心。隋統(tǒng)一全國后，格外重視這個地區(qū)，但隋定都長安，其政治中心不能伴隨經(jīng)濟重心的發(fā)展變化南移。因此，國家需要加強對南方的管理，長安需要與富庶經(jīng)濟區(qū)聯(lián)系，需要南方糧食物資供應北方，不論是中央朝廷還是官僚貴族或是北方邊境。同時，長時期的分裂阻斷社會南北經(jīng)濟的交流，而隨著生產(chǎn)力水平的提高，經(jīng)濟的發(fā)展到這一時期已迫切要求南北經(jīng)濟加強聯(lián)系。隋開人工航道不僅僅有經(jīng)濟方面的動機，也有政治方面的。魏晉南北朝時期是門閥世族大發(fā)展的時期，他們的力量相當強大。隋統(tǒng)一后，他們?nèi)砸朗哑鋸姶蟮膭萘?，企圖與中央政權(quán)抗衡。這一尖銳矛盾在江南地區(qū)一直存在，使隋政權(quán)面臨嚴重威脅，隋統(tǒng)治者要實施對南方的有效統(tǒng)治，貫通南北人工航道勢在必行。同時，北部邊境少數(shù)民族政權(quán)對隋亦是大患，隋王朝派出大量軍隊駐扎邊境，這些軍隊僅靠屯田是不夠的，必須依靠江淮和中原糧餉供應。路途遙遠，開鑿人工航道才是解決問題的關(guān)鍵。隋以后的歷朝歷代，至清朝后期，無論是大一統(tǒng)時期政權(quán)，還是分裂時期的政權(quán)，都注重人工航道的疏鑿與完善，其動機無外乎經(jīng)濟、政治、軍事等方面，充分利用人工航道漕運。以人工航道為基礎，建立龐大而復雜的漕運體系，將各地的物資源源不斷的輸往都城所在地，成了中華大地統(tǒng)治者主要手段之一。人工航道的修復改道，其緣由亦是現(xiàn)實中人工航道常常的淤堵以及不同政權(quán)的都城位置變化。至元代京杭大人工航道全線貫通，明、清兩代京杭大人工航道成為南北水運干線。人工航道是由統(tǒng)治者主導開鑿整修而成，統(tǒng)治者們集合龐大的人力、物力開鑿人工航道的主要目的是為了漕運。人工航道是為了實實在在的漕運目的而生的，漕運是封建王朝的生命支持與動力供應系統(tǒng)，維持王朝的生命延續(xù)。由于海運的海盜、風浪等問題難以解決，在漕運史上人工航道水運是主要首選方案。開鑿人工航道是一件名符其實的功在當代、利在萬秋的偉舉，對修造者而言，其功效時隔不久就能顯現(xiàn)，給王朝帶來舉足輕重的影響。所以歷朝歷代有見識的統(tǒng)治者都非常重視人工航道的修造1。

選線人工航道選線直接關(guān)系到人工航道的工程投資和航運綜合效益，因而應滿足：

①航運路程短、運費省。

②工程造價低。

③管理維護方便和費用少。

④綜合經(jīng)濟效益高。一般應考慮線路順直，盡可能利用現(xiàn)有河道以減少工程量；避免跨越高山、河流、道路等以減少建筑物數(shù)量；避免通過地質(zhì)破碎地段以減少水量的滲漏損失；須有充足的供水水源2。

斷面人工航道的縱坡應在通過最大輸水流量時，最大流速不超過船舶航行允許流速和土質(zhì)的不沖流速。為了減少縱向坡降可采取的措施有：

①加長人工航道長度。

②建造船閘和升船機，以集中克服水位落差2。

護坡水流沖刷、雨水侵蝕以及船行波的拍擊，對人工航道岸坡都將產(chǎn)生破壞作用，因而必須對巖坡進行保護。船行波是使人工航道岸坡破壞的主要動力。一般人工航道兩岸均需要護坡，工程量很大。船行波是由于水體受到行駛中的船體擠壓，流速發(fā)生變化而形成的波浪。船行波傳到岸邊時，波浪沿岸坡爬升，使岸坡受到很大的動水壓力作用而可能導致坍塌破壞。一般人工航道的護坡范圍應根據(jù)人工航道中的水位變化幅度和船行波的波高確定。

常采用的護坡形式有：

①拋石和砌石護坡。

②混凝土和鋼筋混凝土護坡。

③土工織物護坡。

④瀝青和瀝青混凝土護坡。

⑤垂直岸壁等1。

商機人工航道的建設，將帶來航運成本的降低，也將帶來更多投資機會。

公開資料顯示，中國是居美國之后，巴拿馬人工航道的第二大用戶。巴拿馬人工航道88%的業(yè)務量是美國與亞太地區(qū)間的貿(mào)易貨物，而來自中國的貿(mào)易貨物占了38%。

中遠集團和中海集團，自然也是這條線路上的主要承運人。早在2010年，中遠集團董事長魏家福就曾在巴拿馬國會演講時公開抱怨稱，巴拿馬人工航道每天僅能通行40艘船舶，而每天有近100艘船舶在等待過河。

中海集團旗下另一家航運企業(yè)的內(nèi)部人士也告訴本報記者，由于寬度等限制，能夠通過巴拿馬人工航道的干散貨船只有8萬噸左右，更多10萬噸級甚至40萬噸級的大船，根本無法通過巴拿馬人工航道，只能繞道南美洲的最南端，航程要多出一萬多公里。

“人工航道拓寬后，預計10萬噸級的干散貨船就可以通過巴拿馬人工航道了，而尼加拉瓜新人工航道是否能有競爭力，關(guān)鍵還要看具體的費率和所允許的船舶通行能力?！敝泻＜瘓F上述內(nèi)部人士指出，而從未來的貨運量需求來看，盡管全球貿(mào)易的絕對量仍會增加，但如果航運市場持續(xù)低迷，航運企業(yè)運用更大船通行的需求可能就會受限3。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學