第八十七章 工程藝術
如果翻開中國地圖,對比一下隋朝運河和元明運河的走向差異,可以看到隋朝運河縱然為了以洛陽為中心,導致大段大段的河段沒法取直,但是即使如此,依然沒法解釋隋朝通濟渠在到了黃河以南的滑州之後,為什麽還有兩三百裏的與黃河平行的河段,直到汴州才匯入黃河。
元明時候的運河之所以取直,從動機上來說,是因為政治中心北移到大度,洛陽不再有大量駐軍,也不需要南糧漕運囤積至此。但是從技術角度來說,倒也不是因為元明時候修運河的技術進步了,導致他們可以節省這個距離;而是因為南宋末年時(1194年),金國土地上的那次史上最大黃河改道、奪淮入海,改變了黃淮流域的水文環境,客觀上降低了運河取直的技術難度。在華夏大湖中排得上號的洪澤湖,以及其他相對不那麽有名的高郵湖等等,就是淮河失去入海口後淤積出來的堰塞湖。如果沒有那次黃河改道,以元明兩朝的工程技術,要把大運河修成京杭直通,依然是不太容易做到的。
所以,隋朝的時候,從技術上,根本不存在解決大落差河流之間的人工運河溝通技術,這個時代沒有船閘,沒有任何調蓄水位的大型工程機械機構。隋朝大運河到了滑州之後不得不再沿著黃河挖平行渠直到汴州,多出來的這部分工作量,就是因為隻有到了汴州附近,通濟渠和黃河的水位才能差不多持平,而如果直接在滑州就打通的話,大運河就會因為水位高於黃河而導致運河水直接全部灌進黃河,把運河抽幹。從這個角度來說,後世的人不得不感慨隋朝那位將作大匠宇文愷的驚人藝業——宇文愷在運河選址的時候,其實是相當於做了非常詳盡的勘測工作,了解了數千裏河段上黃河、淮河、長江每一個點的水位海拔,然後找出了黃淮江水水麵等海拔的點,將其連接起來,實現了運河的靜水。
仁壽二年末這個時間點,通濟渠的修建議案還沒提上日程,但是工程技術的天然原理並不會改變。蕭銑在打通長江與浙江之間最後一環這個問題上,遇到的技術難點,和宇文愷不能在滑州就把大運河打通入黃河,是基本一樣的,但是又略有不同。不同之處,便是錢塘潮帶來的水位差,不是一種持續地絕對水位差,而是一種短時間的相對水位差——每天,隻有那麽*個時辰,江河水位差很明顯,但是也有那麽兩三個時辰的最低潮期,是水位幾乎沒有差異的,這就為某一種特殊人字閘的施工提供了可能。
人類曆史上,直到16~17世紀,當遠在西歐的荷蘭人,開始爭取他們從西班牙統治下獨立的事業時,在尼德蘭和弗蘭德斯的土地上,他們首次發明了人字閘這種機構,讓人類的運河工程進入了一個新的時代。那種人字閘需要人們對於大型水力推動機械地技術應用達到一個很高的高度才能應用,按說,中國的隋朝還不是實現這一點的時機——雖然蕭銑已經在挖泥船上發明出了簡單到如同自行車踏板與輪軸之間的齒鏈傳動係統,但是工程機械的大型化一直是一個難題,能夠造出傳輸數噸力矩的傳動機構,並不代表就能做出傳輸數百噸力矩的傳動機構。(力矩的單位當然不是噸,但這也不是物理書,會意即可。)
要解釋清楚這個問題,可以簡單看一下人字閘的原理。
人字閘是一種左右兩扇門葉分別繞水道邊壁內的垂直門軸旋轉的水閘。關閉水道時,俯視形成“人”字三鉸拱形以承受水壓力;水道開時,兩扇門葉位於邊壁的門龕內,不承受水壓力,處非工作狀態。
與平行閘門相比,人字閘最大的優勢就是可以非常穩定地承受巨大的高落差水壓——畢竟鉸接的拱形可以提供非常強大的抗壓力。但是劣勢也很明顯,那就是隻能承受單向水壓力,如果沒有強力的開合機構,就隻能在上、下遊水位相等或相近時的靜水狀況下進行開關操作。
這一點很好理解,就好像剛出生的小雞去啄另一枚還沒孵開的雞蛋時,不一定能啄穿;而當小雞自身孵化出來時,從內部卻能輕易破殼。拱形結構,理所當然隻能抗外來壓力,而壓力如果從拱內而來,拱形結構是不堪一擊的。
一千年後荷蘭人使用人字閘對付運河時,他們擁有的大型水車、風車傳動機構,遠不是一千年前隋朝時中國人可以比的。荷蘭人的閘門開關機械,可以讓閘門頂住兩丈的水位差,在數十米寬的河麵上開閘,而如今的蕭銑,或許隻能做到十分之一,甚至數十分之一。
好歹,在浙江的特殊水文環境情況下,這個數十分之一,也已經夠用了。
蕭銑的思路是——咱不用保障船閘每天每個時辰都可以讓船隻通航,咱隻要保障一早一晚,每天總計兩到三個時辰的短暫時間段內可以通航就夠了。如果船隻來得早了或者來得晚了,大不了讓船在運河裏排隊等候最多半天時間——停船延誤半天時間雖然也要成本,可這個成本至少比找力棒把滿船的貨卸下來,然後人力車力扛過幾裏路、再裝上另一艘船,要節約幾十倍。
錢塘潮每天午後是最高的時候,半夜也有一趟小潮,清晨和黃昏則是水位最低的時間點,在這兩個點,浙江水位與大運河的水位差距,隻在區區兩尺之內,有些日子甚至隻有數寸。以隋朝時的絞盤傳動機構,頂住數寸落差的水壓開閘,還是很容易做到的。
而且,這一設計還有一個很絕的地方,那就是它完全不怕抄襲——如果換一個有水位落差的河段,要複製蕭銑今天在這裏的成功,那是絕對做不到的。如今的技術實力,隻能夠在潮汐漲落非常明顯、而且落潮時自然河流與運河幾乎無水位差這個非常特殊的環境下發揮作用。也隻有在這樣的特殊環境,能讓人字閘提前千年問世。
無論是武士彠還是麻叔謀,當他們理解了蕭銑的巧思時,他們心中那種巨大的震撼,已經無法用語言形容了。七八丈寬、四丈高的巨木閘門,用從上到下十幾道寸許厚、近尺寬的鐵條固定夯實在一起;在兩邊閘門的鉸接點,則用厚厚的皮革包裹其他彈性材料防止滲水,閘門關閉後,還需要順著門縫倒下濕泥暫時固定、開閘時再挖開。最關鍵的是,這個工程從勘測到實施,其中的精妙,已經遠遠把宇文愷都甩在了身後。
這兩人都忍不住,想詢問蕭銑究竟是從哪裏學到這些技藝,或者說想到這個絕妙的法子、完成這樣的勘測的。蕭銑對此隻能笑而不語。
他總不能告訴武士彠:我很慶幸上輩子考一建證書的時候,覺得機電的一建掛證不太值錢,所以還嚐試看過市政等幾個方向的一建複習資料麽?即使隻是一建考試的那些本本主義材料,拿到這裏來,其實也已經夠用了。
一個包工頭最大的成功,就是當設備技術還存在瓶頸的時候,利用工程工藝和勘測的精益求精,把一個沒有可複製性的工程做下來。麵向產品的工程師,永遠追求的是本身產品的兼容性、適用範圍的可複製性。而麵向工程的工程師,永遠追求恰恰反麵的極致:使用同樣的設備材料,通過工程本身勘測與設計的獨到,做出不可複製的精品。這才是設計師和發明家兩極價值的體現。
……
靠著人字閘的精妙設計與施工,以及錢塘潮獨一無二的水文特性,加上上萬杭、湖兩州民夫的日夜施工,仁壽二年十二月,一座如同藝術品一樣獨一無二的工程奇跡在浙江之畔誕生了。
當天黃昏,武士彠便帶著十幾艘的船隊,沿著船閘南下,渡過浙江,進入曹娥江和浙東運河,前往越州和明州進行破冰式的商路試探,或許明年,越州特產的加飯酒,就能不經過換船倒騰,直接運往北方,兩浙的水路貿易,會被徹底盤活成一盤貫通全局的棋。
麻叔謀,則利用年節之前這段最後的時間,在蕭銑的指示下,順勢修葺加固了一番浙江的海塘,尤其是三堡船閘上下遊數十裏江岸的海塘,以免將**漲潮落對船閘造成什麽損害。修葺海塘的手段,也是頗為借鑒了石料砌堤與植物緊固兩種辦法,盡量節約了工期與成本。相信有了蕭銑這一部署,將來的曆史上,再也輪不到錢鏐來壟斷海龍王的美名,而蕭銑如今在兩浙的民間聲望,顯然也會上升到一個前人難以企及的高度。
臘月二十五這日,上萬民夫結束了這一年的全部徭役,被放歸家中過年。蕭銑命武士彠籌集了數百頭豬羊,用加了焦糖的新式醬豉和會稽黃酒,給每一個回家過年的杭、湖二州民夫分發了一缽東坡肉,換來了萬民的感恩戴德。蕭銑知道,他在江南的一切任務,都已經徹底終結了,如果將來天下不回大亂的話,或許他再也不會有機會到這裏來任職。