水利科学史之水工消能

    海潮荡涤，特别是钱塘江潮尤甚。清代人描述海潮对海塘的冲刷：“潮头之来直射堤身，随后即有软浪荡涤；及退潮时，又因田溜将底沙啮洗，一日之间早晚两次，非如黄河水性。”③为减轻涌潮对海塘的冲刷，五代时曾在“塘外植混注十余行，以折水势”。④即用大木柱钉入塘前地基，用以消减涌潮水势，当然会有明显作用，反面的证明出现于此后100多年。北宋宝元、康定年间(1038～1041)有人见到海塘外边有这许多木材，便建议取出用于建筑。然而“旧木出水，皆朽败不可用。而幌注一空，石堤为洪涛所激，岁岁摧决”。可谓一举两空。究其原理，“盖昔人埋柱以折其恶势，不与水争力，故江涛不能为害”①。混柱消能后代仍时有应用。
①参见清?方以智：《物理小识》卷8，转水法；郑复光：《费隐与知录》，引水过山仍必就下，上海科学技术出版社，1985年，第53454页。
    ②  明?徐光启：《农政全书》卷17，上海古籍出版社，1979年，第425页。
    ③清?翟均廉：《海塘录》卷13，督臣李卫请修海宁老盐仓海塘疏。
    ④清?吴任臣：《十国春秋》卷78，武肃王世家下，天宝三年(910)八月。  

    将堤坝迎水面做成斜坡形，称作坦坡。相传王安石在庆历七年(1047)至皇祜二年(1050)任浙江鄞县知事时，曾将海塘做成“坡陀塘”式样，惟其构筑方法史载阙如。
    明嘉靖年间吴江县的沈箔注意到湖泊边岸受冲刷的现象，认为“本县西有坍湖，东有新涨。东涨之土即西坍之田”，然而当地称作等低滩的边岸，“形如鳖裙，风起浪冲反不坍损，因求其故。站岸壁立，与浪相抗必倾；斜坡不深，随浪相迎不计”②。因此，他建议在岸边临水面投掷石块、瓦屑。煤灰等，筑成斜坡，可以消浪而保护湖岸不受侵蚀。清代康熙年间靳辅在论述洪泽湖高家堰斜坡御浪的经验时说：“盖水性至柔，而乘风则刚，其板石堵工率皆陡峻，故怒滔撞激，易于崩冲。若遇坦坡，则水之来也不过平漫而上；其退也亦不过顺缩而下。提制水而不能抗水，故虽大水乘风，止于随高逐低，而无怒激之势。水既无怒激之势，故自无冲崩之虞，此乃以柔制刚之道，诚理势所必然者。”③于是他建议在高家堰石工临水面修筑坦坡，“每堤高一尺，应筑坦坡五尺”④。并高度评价坦坡在御浪消能巩固堤防中的作用：“始知坦坡之力反有倍蓰于石工者。故障淮(河)以会黄(河)者功在堤；而保堤以障淮者功在坦坡也。”⑤ 
                                               
    江浙海塘抵御海潮冲激，由于“沿塘俱属浮沙，潮水往来荡激，日侵月削，塘脚空虚，虽有长椿巨石、终难一劳永逸”⑥，对于坦坡消能尤为重视。康熙五十七年(1718)浙江巡抚朱轼建议：“用前人木柜之法，以松杉宜水之木为柜，长丈余，高宽四尺，横贴塘底，实以碎石，以固塘根。”⑦以后又改用条石砌筑坦水。坦水高可及塘身之半，向外逐渐低下，呈斜坡状。条石之外，又用大木钉桩加固，工程量也相当浩大。

    明代林应训在《修筑河圩以备旱涝以重农务事文移》中指出，圩岸防冲应于“岸外再筑圩岸一层，高止(圩岸)一半，如阶梯之状。岸上遍插水杨，圩外杂植茭芦，以防风浪冲激”⑧。甚至在洪泽湖高家堰上，也“丛植柳芦茭草之属，俟其根株交结，茂盛蔓延，则虽狂风动地，雪浪排空，不能越百余丈之茂林深草而溃堤矣”①。利用植株化解水浪冲激在战国时期已有应用。《管子?度地》记载：“树以荆棘，以固其地；杂之以柏杨，以备决水。”
   ① 宋?沈括：《梦溪笔谈》卷11，中华书局，1975年，第129页。
    ② ②清?黄象曦：《吴江水考增辑》卷上，引明沈涪《吴江水考》。 
    ③清?靳辅：《治河方略》卷6，经理河工第三疏——高堰坦坡，水利珍本丛书本，第227页。 
    ④  同③。在《治河方略》卷2，高家堰一节中，靳辅又曾建议“每堤高一尺，填坦坡八尺”。可见当年对于坦坡坡度选择，完全凭借经验。
    ⑤清?靳辅：《治河方略》卷2，高家堰，水利珍本丛书本，第71页。 
    ⑥清?翟均廉：《海塘录》卷13，抚臣朱轼请修海宁石塘开浚备塘河疏。 
    ⑦同③ 
    ⑧  明 徐光启：《农政全书》卷14，上海古籍出版社，1979年，第346页。